電力高精度時間同步系統-NTP網絡授時
電力高精度時間同步系統-NTP網絡授時
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）是電力系統的重要組成部份之一，其主要作用是為控制中心調度員、車站值班員、各部門工作人員及乘客提供統一的標準時間信息，為地鐵通信系統及其它系統（信號、AFC、ISCS、ACS系統等）提供統一的時間信號。
隨著計算機和網絡通信技術的飛速發展，各行業自動化系統數字化、網絡化的時代已經到來。這一方面為各控制和信息系統之間的數據交換、分析和應用提供了更好的平臺、另一方面對各種實時和歷史數據時間標簽的準確性也提出了更高的要求、使用價格并不昂貴的GPS時鐘來統一各種系統的時鐘，已是目前各大系統設計中采用的標準做法。如大型的機組分散控制系統(DCS)、輔助系統可編程控制器(PLC)、廠級監控信息系統(SIS)、廠站的管理信息系統(MIS)等的主時鐘通過合適的GPS時鐘信號接口，得到標準的TOD(年月日時分秒)時間，然后按各自的時鐘同步機制，將系統內的從時鐘偏差限定在足夠小的范圍內，從而達到整個系統的時鐘同步。
一、 DCS集散控制系統時鐘同步
1.1 DCS集散控制系統
DCS是分布式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。DCS系統硬件共分三大部分：通信網絡、人系統接口（HSI）、現場控制單元（HCU）；
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
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電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
電力高精度時間同步系統（NTP網絡授時）
1.2 DCS系統時鐘同步意義
DCS集散控制系統的時鐘改造前同步信號是由工作站所產生的，由于計算機時鐘都會有秒漂移導致工作站時間基準不夠精確，其他工作站也不例外。因此DCS系統的時間和標準時鐘每月大約會產生6~10分鐘的積累誤差。這些誤差會造成系統報警、SOE順序事故記錄、趨勢記錄等不能正確記錄事件發生的正確時間。要采用人工定期校準DCS系統時間坐標的方式來調準時鐘，但頻繁的調整易造成歷史趨勢記錄錯誤、歸檔數據丟失等故障，使工作站歷史紀錄功能紊亂。也由于建廠初期引進了不同廠家的自動化裝置、微機保護裝置、故障錄波裝置、電能量計費系統、計算機監控系統、DCS系統、以及輸煤、除灰等控制裝置。各種裝置大多數采用各自獨立的時鐘，而各時鐘都有一定的偏差。各系統不能在統一時間基準的基礎上進行數據分析，不利于市場化的綜合效益分析。各種對時裝置同時存在不利于現場運行維護。DCS一體化改造時若各系統實施統一的GPS對時方案，可實現對整個系統在GPS時間基準下的運行監控和故障分析。
二、GPS時鐘及信號輸出
2.1 GPS時鐘
定位系統(Global Positioning System，GPS)由一組美國*在1978年開始陸續發射的衛星所組成，共有24顆衛星運行在6個地心軌道平面內，根據時間和地點，地球上可見的衛星數量一直在4顆至11顆之間變化。GPS時鐘是一種接受GPS衛星發射的低功率無線電信號，通過計算得出GPS時間的接受裝置。為獲得準確的GPS時間，GPS時鐘必須先接受到至少4顆GPS衛星的信號，計算出自己所在的三維位置。在已經得出具體位置后，GPS時鐘只要接受到1顆GPS衛星信號就能保證時鐘的走時準確性。作為DCS系統的時鐘標準，我們對GPS時鐘的基本要求是：至少能同時跟蹤8顆衛星，有盡可能短的冷、熱啟動時間，有高精度、可靈活配置的時鐘輸出信號。
2.2 GPS時鐘信號輸出
目前，DCS系統用到的GPS時鐘輸出信號主要有以下四種類型：
2.2.1 1PPS/1PPM輸出
此格式時間信號每秒或每分時輸出一個脈沖。顯然，時鐘脈沖輸出不含具體時間信息。
2.2.2 IRIG-B輸出 IRIG(美國the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H幾種編碼標準(IRIG Standard 200-98)。其中在時鐘同步應用中使用多的是IRIG-B編碼，有bc電平偏移(DC碼)、1kHz正弦載波調幅(AC碼)等格式。IRIG-B信號每秒輸出一幀(1fps)，每幀長為一秒。一幀共有100個碼元(100pps)，每個碼元寬10ms，由不同正脈沖寬度的碼元來代表二進制0、1和位置標志位(P)，見圖1.2.2-1。
為便于理解，圖1.2.2-2給出了某個IRIG-B時間幀的輸出例子。其中的秒、分、時、天(自當年1月1日起天數)用BCD碼表示，控制功能碼(Control Functions，CF)和標準二進制當天秒數碼(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)則以一串二進制“0”填充(CF和SBS可選用，本例未采用)。
2.2.3 RS-232/RS-422/RS-485輸出
此時鐘輸出通過EIA標準串行接口發送一串以ASCII碼表示的日期和時間報文，每秒輸出一次。時間報文中可插入奇偶校驗、時鐘狀態、診斷信息等。
