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技術文章
GPS時間服務器在電力SCADA系統中的應用
點擊次數：3777 發布時間：2011-2-28
1.概述
電網調度綜合自動化系統SCADA功能為調度員、集控員提供了各個變電站的實時數據及信息，并可以使他們方便地進行事故重演或歷史數據和信息查詢。在系統設計時，需要考慮更多的是網絡結構、通訊規約轉換、數據存儲方式介質和滿足SCADA功能的幾項性能指標要求，而沒有考慮系統全網時鐘不同步會造成什么影響。由于系統全網時鐘不同步會造成一些較為特殊的故障，如數據和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機甚至系統癱瘓，因而為了消除時鐘不同步的影響，我們有必要分析時鐘同步在系統中的作用及各種實現方式。
電網調度綜合自動化系統是實時性很強的系統，它采集各個變電站的實時數據和信息，經過系統軟件的處理后，在工作站顯示相關數據和信息或存儲到歷史數據庫中。電網調度綜合自動化系統分為廠站端系統和主站端系統，實現全網時鐘同步按三部分進行：
①主站端系統各工作站與主服務器對時；
②各廠站端系統總控單元與主站端系統對時；
③各廠站端系統總控單元與各間隔智能單元對時。
2. 主站端系統對時 主站端系統各工作站與主服務器對時的目的，是保證數據發生增加、更改、刪除等操作時全網的一致性和完整性。數據的不一致和殘缺會造成主備系統切換或歷史數據進行存儲時，不能正確識別數據的一致性和完整性，從而造成信息和數據的丟失，甚至會導致系統的癱瘓。由于各工作站和服務器的晶振芯片長時間運行后，會出現由于漏電或其他原因造成的時鐘不準問題，因而需采取相應的對時方式來實現主站端系統的網絡對時，具體如圖1、圖2所示的方式：
主站端系統對時方式一般不采用圖1的方式，因為GPS時間服務器一般只提供一個網絡接口，另外為了要實現與GPS對時，各服務器、工作站和前置機都需要運行對時進程，從而浪費系統資源。采用圖2的對時方式，只需前置機運行對時進程定期與GPS時間服務器進行對時，并定期對服務器和工作站等網絡設備廣播對時命令，從而可以方便地實現全系統的對時，因而主站端系統對時方式一般采用圖2的方式。數據寫入歷史庫或報表定時打印一般是在整點時刻進行，此時如進行系統對時將會因時間的不一致，而造成數據的丟失或系統故障。基于這個原因，對時周期（單位：分鐘）不應為60的整除數如2、3、4、5等，同時對時周期也不能太長，因而我們建議采用每7分鐘系統對時一次。運行情況表明該對時周期能滿足系統正常運行的需要。 3. 各廠站端系統對時
各廠站端系統總控單元與主站端系統對時，及各廠站端系統總控單元與各間隔智能單元對時的目的，是保證各間隔智能單元實時采集的數據信息，在主站系統經過處理后，能正確重演數據或信息發生的時間、先后順序和邏輯關系。調度員、集控員根據顯示的數據和信息，實時掌握電網一次系統的運行狀態，從而保證經濟調度、安全調度。
有些無人值班變電站廠站端系統安裝有GPS時間服務器，因而無須與主站端系統對時。沒有安裝GPS時間服務器的廠站端系統，通過主站端前置機廣播對時命令進行對時，由于無須進行數據處理，所以對時周期可設較長時間如30分鐘。 安裝有GPS時間服務器的廠站端系統與各間隔智能單元的對時方式可以如圖3、圖4所示的方式：
圖3的對時方式采用專門的對時網絡，雖然可以提高對時精度，但增加了網絡設備，同時增加了間隔智能單元的資源負擔。較為常用的對時方式是圖4所示，由GPS時間服務器通過總控單元接入網絡的方式。總控單元與GPS時間服務器對時后，通過對網絡廣播對時命令，實現與各間隔智能單元對時，對時周期可以設定為30分鐘。 4.結語
上所述，為了防止系統全網時鐘不同步造成如數據和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機甚至系統癱瘓的故障，我們必須采取相應的措施實現電網調度綜合自動化系統全網時鐘同步。實現電網調度綜合自動化系統全網時鐘同步的方式，一般采用GPS時間服務器與前置機或總控單元對時后，由前置機或總控單元采用網絡廣播對時命令的方式實現與各間隔智能單元的對時，采用該種方式需要設定滿足運行要求的對時周期。
