竇剛

摘 要：GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)在電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中起著非常重要的作用，在建廠和調(diào)試時(shí)卻最容易被我們忽視，在建廠初期調(diào)試階段，電科院工作人員基本不管GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)系統(tǒng)是否能可靠工作，這就要求我們電廠人員必須在設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試過(guò)程中把好關(guān)。本文通過(guò)作者多年的電廠電氣二次專業(yè)施工、調(diào)試及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，介紹了作者對(duì)GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)及施工、調(diào)試、維護(hù)中應(yīng)該重點(diǎn)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)；典型方案；注意事項(xiàng)

1 概況

電子信息技術(shù)的爆炸式發(fā)展，使得電廠自動(dòng)化水平得到了很大的提升。面對(duì)如此龐大的自動(dòng)化系統(tǒng)，操作記錄、告警信息、跳閘記錄、SOE事件等信息對(duì)于故障原因的查找、異常事件的分析、故障點(diǎn)的精確定位起著至關(guān)重要的作用。而這些有用信息，只有在同一坐標(biāo)時(shí)間下，才是有用信息。沒(méi)有時(shí)間坐標(biāo)或者時(shí)間坐標(biāo)不精確的告警信息及記錄是毫無(wú)作用的。甚至在有些大型異?；蛘吖收系姆治鲋校箅姀S的告警記錄時(shí)標(biāo)和電網(wǎng)公司自動(dòng)化設(shè)備的時(shí)標(biāo)保持一致。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)就是為電廠的DCS系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，電廠AVC子站、電廠AGC子站、發(fā)變組保護(hù)裝置、線路保護(hù)裝置、母線保護(hù)裝置、快切裝置提供精準(zhǔn)的時(shí)鐘源。GPS對(duì)時(shí)裝置在電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，應(yīng)引起我們的高度重視。

2 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Posisions System）的英文縮寫(xiě)，GPS通過(guò)衛(wèi)星接收器接收衛(wèi)星提供的精準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星接收器將時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳送給時(shí)鐘同步裝置。時(shí)鐘同步裝置通過(guò)以太網(wǎng)接口、串行接口、光接口向被對(duì)時(shí)設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信息并進(jìn)行對(duì)時(shí)。GPS對(duì)時(shí)方式根據(jù)所提供的對(duì)時(shí)信息分為標(biāo)準(zhǔn)的IRIG-B碼、秒脈沖（PPS）、分脈沖（PPM）和對(duì)時(shí)報(bào)文。GPS模塊秒脈沖精度為≤500ns，考慮到內(nèi)部光耦以及電平驅(qū)動(dòng)器的傳輸延時(shí)，裝置端口的秒脈沖以及分脈沖精度為≤10μs，所以說(shuō)GPS的對(duì)時(shí)精度≤10μs（10μs=1×10-2MS=1×10-5S）。

3 GPS對(duì)時(shí)方式分類

3.1 GPS對(duì)時(shí)方式按照接口類型可分為光纖輸出接口、RS-485輸出接口、RS-232輸出接口、TTL輸出接口、光耦空節(jié)點(diǎn)輸出接口。

3.1.1 光纖輸出接口：以南瑞RCS-9785D裝置為例，光纖輸出接口插件提供8個(gè)光纖輸出端口，分為兩組，前4個(gè)為第一組，后4個(gè)為第二組，每組均可通過(guò)插件內(nèi)部的跳線選擇輸出IRIG-B、PPS、PPM 或?qū)r(shí)報(bào)文。光纖端口采用多模光纖，ST接頭，每個(gè)端口可以根據(jù)需要設(shè)置為常有光或常無(wú)光方式。

3.1.2 RS-485輸出接口：該插件提供7個(gè)RS-232輸出端口，分為兩組，前4個(gè)為第一組，后3個(gè)為第二組，每組均可通過(guò)插件內(nèi)部的跳線選擇輸出IRIG-B、PPS、PPM或?qū)r(shí)報(bào)文。

3.1.3 TTL輸出接口：該插件提供8個(gè)直流偏置（TTL）輸出端口，分為兩組，前4個(gè)為第一組，后4個(gè)為第二組，每組均可通過(guò)插件內(nèi)部的跳線選擇輸出IRIG-B、PPS 或PPM。每組端口的輸出信號(hào)可通過(guò)跳線設(shè)置為正脈沖有效或負(fù)脈沖有效。通常，對(duì)于IRIG-B 采用正脈沖方式，而對(duì)于PPS或PPM采用負(fù)脈沖方式。

3.1.4 光耦空接點(diǎn)輸出接口：該插件提供8個(gè)空接點(diǎn)輸出端口，分為兩組，前4個(gè)為第一組，后4個(gè)為第二組，每組均可通過(guò)插件內(nèi)部的跳線選擇輸出IRIG-B、PPS或PPM。脈沖輸出空接點(diǎn)接線方法如圖所示。

3.2 GPS對(duì)時(shí)方式按照提供的對(duì)時(shí)信息可分為標(biāo)準(zhǔn)的IRIG-B碼、秒脈沖（PPS）、分脈沖（PPM）和對(duì)時(shí)報(bào)文

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)的IRIG-B碼對(duì)時(shí)：IRIG-B為IRIG委員會(huì)的B標(biāo)準(zhǔn)，是專為時(shí)鐘的傳輸制定的時(shí)鐘碼。每秒輸出一幀按秒、分、小時(shí)、日期的順序排列的時(shí)間信息。IRIG-B信號(hào)有直流偏置（TTL）電平、1KHz正弦調(diào)制信號(hào)、RS422電平方式、RS-232電平方式4中形式。對(duì)時(shí)報(bào)文格式如下：

波特率：9600bps；

數(shù)據(jù)格式：每字節(jié)中一位起始位，八位數(shù)據(jù)位，一位停止位，無(wú)校驗(yàn)；

信息格式：每秒發(fā)送一次，采用Motorola 二進(jìn)制格式，長(zhǎng)度為154 字節(jié)，每個(gè)字節(jié)均為二進(jìn)制數(shù)值。

其中，跟蹤上的衛(wèi)星數(shù)目t 是指本裝置的內(nèi)置GPS模塊跟蹤上的衛(wèi)星數(shù)目，假如裝置切換至外部對(duì)時(shí)源，則它將根據(jù)接收到的外部IRIG-B 時(shí)間碼判斷外部對(duì)時(shí)源的GPS 信號(hào)是否有效，如果有效則t置為1，如果無(wú)效則t置為0；校驗(yàn)字節(jié)C是從報(bào)文的第2 號(hào)字節(jié)（即“H”）開(kāi)始，到第150 號(hào)字節(jié)（即校驗(yàn)字節(jié)C 的前一字節(jié)）逐字節(jié)異或的結(jié)果。

3.2.2 秒脈沖對(duì)時(shí)：每秒鐘給對(duì)時(shí)裝置發(fā)送一個(gè)脈沖，分鐘脈沖對(duì)時(shí)是每分鐘給需要對(duì)時(shí)的裝置發(fā)送一個(gè)脈沖。

3.2.3 報(bào)文對(duì)時(shí)：對(duì)時(shí)裝置以廣播形式給被對(duì)時(shí)裝置發(fā)送固定格式的報(bào)文信息。

4 電廠GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用方案

5 在施工和日常維護(hù)中應(yīng)該注意的問(wèn)題

5.1 在施工中應(yīng)該注意的問(wèn)題。

5.1.1 衛(wèi)星接收器到到同步時(shí)鐘裝置之間的距離不能大于50米，否則信號(hào)衰減太大，會(huì)影響時(shí)間精度。

5.1.2 衛(wèi)星接收器必須垂直地面安裝，誤差應(yīng)在2度以內(nèi)。

5.1.3 衛(wèi)星接收器不應(yīng)該是本區(qū)域的最高建筑，否則會(huì)受到雷擊。

5.1.4 衛(wèi)星接收器的工作環(huán)境溫度至少要低于當(dāng)?shù)貧v史最低溫度的5度以內(nèi)，防止衛(wèi)星接收器被凍壞。

5.1.5 保證衛(wèi)星接收器120度范圍內(nèi)無(wú)遮擋物。

5.1.6 GPS盤柜必須可靠接地，與被對(duì)時(shí)裝置之間的通信電纜必須兩端可靠接地。

5.2 日常維護(hù)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。

5.2.1 應(yīng)該定期查看GPS系統(tǒng)是否鎖住衛(wèi)星，裝置有無(wú)其他告警。

5.2.2 定期查看被對(duì)時(shí)裝置時(shí)鐘顯示是否準(zhǔn)確，若果是IRIG-B碼對(duì)時(shí)，應(yīng)該查看被對(duì)時(shí)裝置屏幕左上角是否有“IRIG-B碼”，如果有“IRIG-B碼”說(shuō)明對(duì)時(shí)正常，否則故障。

5.2.3 常見(jiàn)問(wèn)題解析

（1）時(shí)鐘同步裝置出現(xiàn)GPS插件出錯(cuò)告警時(shí)，是因?yàn)闆](méi)有檢測(cè)到GPS插件，需要檢查檢查GPS1插件是否插好，重新開(kāi)機(jī)。

（2）時(shí)鐘同步裝置出現(xiàn)GPS1模塊出錯(cuò)告警時(shí)，是因?yàn)闆](méi)有檢測(cè)到內(nèi)部GPS1模塊，需要通知廠家更換GPS模塊。

（3）時(shí)鐘同步裝置報(bào)GPS衛(wèi)星失步時(shí)，是因?yàn)镚PS沒(méi)有跟蹤到任何衛(wèi)星 需要檢查GPS的衛(wèi)星天線是否接好，或者是天氣原因。

（4）時(shí)鐘同步裝置報(bào)通道A1無(wú)輸入告警時(shí)，是因?yàn)檠b置沒(méi)有檢測(cè)到IRIG-B信號(hào)，首先需要檢查通道是否開(kāi)啟，確定通道開(kāi)啟后，再檢查GPS插件輸入通道A的接線可接口設(shè)置是否正確。

（5）時(shí)鐘同步裝置報(bào)網(wǎng)口1 IP 地址出錯(cuò)時(shí)，是因?yàn)榫W(wǎng)口1 IP 地址設(shè)置有誤，重新設(shè)置有效的IP 地址。

（6）時(shí)鐘同步裝置報(bào)網(wǎng)口1子網(wǎng)掩碼出錯(cuò)時(shí)，是應(yīng)為網(wǎng)口1子網(wǎng)掩碼設(shè)置有誤，重新設(shè)置有效的子網(wǎng)掩碼。

6 結(jié)束語(yǔ)

GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)是電廠自動(dòng)化系統(tǒng)不和分割的一部分。但是在很多廠建設(shè)、調(diào)試及運(yùn)維中沒(méi)有引起足夠的重視，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，給我們分析故障、查閱記錄帶來(lái)困難。所以我們要在建廠、調(diào)試過(guò)程中嚴(yán)格把關(guān)，在GPS調(diào)試中，電科院調(diào)試人員基本不管，要求我們電廠人員嚴(yán)格把關(guān)。通過(guò)日常維護(hù)，發(fā)現(xiàn)IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式是最穩(wěn)定的一種對(duì)時(shí)方式，建議重要設(shè)備使用IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式。由于自己經(jīng)驗(yàn)學(xué)識(shí)有限，文章中存在問(wèn)題在所難免，希望讀者斧正。

參考文獻(xiàn)

[1]RCS-9000系列通訊接口及輔助裝置技術(shù)和使用說(shuō)明書(shū)[Z].南瑞繼保.