GPS時(shí)間服務(wù)器在電力SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.概述

    電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)SCADA功能為調(diào)度員、集控員提供了各個(gè)變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及信息，并可以使他們方便地進(jìn)行事故重演或歷史數(shù)據(jù)和信息查詢(xún)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮更多的是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式介質(zhì)和滿足SCADA功能的幾項(xiàng)性能指標(biāo)要求，而沒(méi)有考慮系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步會(huì)造成什么影響。由于系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步會(huì)造成一些較為特殊的故障，如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機(jī)甚至系統(tǒng)癱瘓，因而為了消除時(shí)鐘不同步的影響，我們有必要分析時(shí)鐘同步在系統(tǒng)中的作用及各種實(shí)現(xiàn)方式。

    電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的系統(tǒng)，它采集各個(gè)變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)軟件的處理后，在工作站顯示相關(guān)數(shù)據(jù)和信息或存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分為廠站端系統(tǒng)和主站端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)鐘同步按三部分進(jìn)行：

    ①主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對(duì)時(shí)；

    ②各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)；

    ③各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對(duì)時(shí)。

2. 主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)     主站端系統(tǒng)各工作站與主服務(wù)器對(duì)時(shí)的目的，是保證數(shù)據(jù)發(fā)生增加、更改、刪除等操作時(shí)全網(wǎng)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)的不一致和殘缺會(huì)造成主備系統(tǒng)切換或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，不能正確識(shí)別數(shù)據(jù)的一致性和完整性，從而造成信息和數(shù)據(jù)的丟失，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。由于各工作站和服務(wù)器的晶振芯片長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)由于漏電或其他原因造成的時(shí)鐘不準(zhǔn)問(wèn)題，因而需采取相應(yīng)的對(duì)時(shí)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)主站端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)，具體如圖1、圖2所示的方式：

    主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)方式一般不采用圖1的方式，因?yàn)?b>GPS時(shí)間服務(wù)器一般只提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，另外為了要實(shí)現(xiàn)與GPS對(duì)時(shí)，各服務(wù)器、工作站和前置機(jī)都需要運(yùn)行對(duì)時(shí)進(jìn)程，從而浪費(fèi)系統(tǒng)資源。采用圖2的對(duì)時(shí)方式，只需前置機(jī)運(yùn)行對(duì)時(shí)進(jìn)程定期與GPS時(shí)間服務(wù)器進(jìn)行對(duì)時(shí)，并定期對(duì)服務(wù)器和工作站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播對(duì)時(shí)命令，從而可以方便地實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的對(duì)時(shí)，因而主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)方式一般采用圖2的方式。數(shù)據(jù)寫(xiě)入歷史庫(kù)或報(bào)表定時(shí)打印一般是在整點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行，此時(shí)如進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)時(shí)將會(huì)因時(shí)間的不一致，而造成數(shù)據(jù)的丟失或系統(tǒng)故障?；谶@個(gè)原因，對(duì)時(shí)周期（單位：分鐘）不應(yīng)為60的整除數(shù)如2、3、4、5等，同時(shí)對(duì)時(shí)周期也不能太長(zhǎng)，因而我們建議采用每7分鐘系統(tǒng)對(duì)時(shí)一次。運(yùn)行情況表明該對(duì)時(shí)周期能滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要。    3. 各廠站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)

    各廠站端系統(tǒng)總控單元與主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)，及各廠站端系統(tǒng)總控單元與各間隔智能單元對(duì)時(shí)的目的，是保證各間隔智能單元實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，在主站系統(tǒng)經(jīng)過(guò)處理后，能正確重演數(shù)據(jù)或信息發(fā)生的時(shí)間、先后順序和邏輯關(guān)系。調(diào)度員、集控員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)和信息，實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而保證經(jīng)濟(jì)調(diào)度、安全調(diào)度。

    有些無(wú)人值班變電站廠站端系統(tǒng)安裝有GPS時(shí)間服務(wù)器，因而無(wú)須與主站端系統(tǒng)對(duì)時(shí)。沒(méi)有安裝GPS時(shí)間服務(wù)器的廠站端系統(tǒng)，通過(guò)主站端前置機(jī)廣播對(duì)時(shí)命令進(jìn)行對(duì)時(shí)，由于無(wú)須進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以對(duì)時(shí)周期可設(shè)較長(zhǎng)時(shí)間如30分鐘。    安裝有GPS時(shí)間服務(wù)器的廠站端系統(tǒng)與各間隔智能單元的對(duì)時(shí)方式可以如圖3、圖4所示的方式：

    圖3的對(duì)時(shí)方式采用專(zhuān)門(mén)的對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，雖然可以提高對(duì)時(shí)精度，但增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)增加了間隔智能單元的資源負(fù)擔(dān)。較為常用的對(duì)時(shí)方式是圖4所示，由GPS時(shí)間服務(wù)器通過(guò)總控單元接入網(wǎng)絡(luò)的方式?？偪貑卧cGPS時(shí)間服務(wù)器對(duì)時(shí)后，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)時(shí)命令，實(shí)現(xiàn)與各間隔智能單元對(duì)時(shí)，對(duì)時(shí)周期可以設(shè)定為30分鐘。    4.結(jié)語(yǔ)

    上所述，為了防止系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘不同步造成如數(shù)據(jù)和信息丟失、SOE事件信息邏輯混亂、某些工作站死機(jī)甚至系統(tǒng)癱瘓的故障，我們必須采取相應(yīng)的措施實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘同步。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)全網(wǎng)時(shí)鐘同步的方式，一般采用GPS時(shí)間服務(wù)器與前置機(jī)或總控單元對(duì)時(shí)后，由前置機(jī)或總控單元采用網(wǎng)絡(luò)廣播對(duì)時(shí)命令的方式實(shí)現(xiàn)與各間隔智能單元的對(duì)時(shí)，采用該種方式需要設(shè)定滿足運(yùn)行要求的對(duì)時(shí)周期。