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　　GPS時(shí)鐘系統(tǒng)是針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、控制裝置等進(jìn)行校時(shí)的高科技產(chǎn)品，GPS數(shù)字產(chǎn)品它從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過(guò)各種接口類型來(lái)傳輸給自動(dòng)化系統(tǒng)中需要時(shí)間信息的設(shè)備(計(jì)算機(jī)、保護(hù)裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)RTU)，這樣就可以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步。

　　一、GPS時(shí)鐘、輸出及各種應(yīng)用

　　1.1 GPS時(shí)鐘

　　全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)由一組美國(guó)國(guó)防部在1978年開(kāi)始陸續(xù)發(fā)射的衛(wèi)星所組成，共有24顆衛(wèi)星運(yùn)行在6個(gè)地心軌道平面內(nèi)，根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)，地球上可見(jiàn)的衛(wèi)星數(shù)量一直在4顆至11顆之間變化。

　　GPS時(shí)鐘是一種接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的低功率無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得出GPS時(shí)間的接受裝置。為獲得準(zhǔn)確的GPS時(shí)間，GPS時(shí)鐘必須先接受到至少4顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，計(jì)算出自己所在的三維位置。在已經(jīng)得出具體位置后，GPS時(shí)鐘只要接受到1顆GPS衛(wèi)星信號(hào)就能保證時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確性。

　　作為火電廠的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，我們對(duì)GPS時(shí)鐘的基本要求是：至少能同時(shí)跟蹤8顆衛(wèi)星，有盡可能短的冷、熱啟動(dòng)時(shí)間，配有后備電池，有高精度、可靈活配置的時(shí)鐘輸出信號(hào)。

　　1.2 GPS時(shí)鐘信號(hào)輸出

　　目前，電廠用到的GPS時(shí)鐘輸出信號(hào)主要有以下三種類型：

　　1.2.1 1PPS/1PPM輸出

　　此格式時(shí)間信號(hào)每秒或每分時(shí)輸出一個(gè)脈沖。顯然，時(shí)鐘脈沖輸出不含具體時(shí)間信息。

　　1.2.2 IRIG-B輸出

　　IRIG(美國(guó)the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H幾種編碼標(biāo)準(zhǔn)(IRIG Standard 200-98)。其中在時(shí)鐘同步應(yīng)用中使用最多的是IRIG-B編碼，有bc電平偏移(DC碼)、1kHz正弦載波調(diào)幅(AC碼)等格式。IRIG-B信號(hào)每秒輸出一幀(1fps)，每幀長(zhǎng)為一秒。一幀共有100個(gè)碼元(100pps)，每個(gè)碼元寬10ms，由不同正脈沖寬度的碼元來(lái)代表二進(jìn)制0、1和位置標(biāo)志位(P)。

　　1.2.3 RS-232/RS-422/RS-485輸出

　　此時(shí)鐘輸出通過(guò)EIA標(biāo)準(zhǔn)串行接口發(fā)送一串以ASCII碼表示的日期和時(shí)間報(bào)文，每秒輸出一次。時(shí)間報(bào)文中可插入奇偶校驗(yàn)、時(shí)鐘狀態(tài)、診斷信息等。

　　1.3 電力自動(dòng)化系統(tǒng)GPS時(shí)鐘的應(yīng)用

　　電力自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)有眾多需與GPS時(shí)鐘同步的系統(tǒng)或裝置，如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障錄波器、微機(jī)保護(hù)裝置等。在確定GPS時(shí)鐘時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)這些系統(tǒng)分屬熱控、電氣、系統(tǒng)專業(yè)，如決定由DCS廠商提供的GPS時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步(目前通常做法)，則在DCS合同談判前，就應(yīng)進(jìn)行專業(yè)間的配合，確定時(shí)鐘信號(hào)接口的要求。(GPS時(shí)鐘一般可配置不同數(shù)量、型式的輸出模塊，如事先無(wú)法確定有關(guān)要求，則相應(yīng)合同條款應(yīng)留有可調(diào)整的余地。)

　　(2)各系統(tǒng)是否共用一套GPS時(shí)鐘裝置，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘接口配合的難易程度、系統(tǒng)所在地理位置等綜合考慮。各專業(yè)如對(duì)GPS時(shí)鐘信號(hào)接口型式或精度要求相差較大時(shí)，可各自配置GPS時(shí)鐘，這樣一可減少專業(yè)間的相互牽制，二可使各系統(tǒng)時(shí)鐘同步方案更易實(shí)現(xiàn)。另外，當(dāng)系統(tǒng)之間相距較遠(yuǎn)(例如化水處理車(chē)間、脫硫車(chē)間遠(yuǎn)離集控樓)時(shí)，為減少時(shí)鐘信號(hào)長(zhǎng)距離傳送時(shí)所受的電磁干擾，也可就地單設(shè)GPS時(shí)鐘。分設(shè)GPS時(shí)鐘也有利于減小時(shí)鐘故障所造成的影響。

　　(3)IRIG-B碼可靠性高、接口規(guī)范，如時(shí)鐘同步接口可選時(shí)，可優(yōu)先采用。但要注意的是，IRIG-B只是B類編碼的總稱，具體按編碼是否調(diào)制、有無(wú)CF和SBS等又分成多種(如IRIG-B000等)，故時(shí)鐘接收側(cè)應(yīng)配置相應(yīng)的解碼卡，否則無(wú)法達(dá)到準(zhǔn)確的時(shí)鐘同步。

　　(4)1PPS/1PPM脈沖并不傳送TOD信息，但其同步精度較高，故常用于SOE模件的時(shí)鐘同步。RS-232時(shí)間輸出雖然使用得較多，但因無(wú)標(biāo)準(zhǔn)格式，設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意確認(rèn)時(shí)鐘信號(hào)授、受雙方時(shí)鐘報(bào)文格式能否達(dá)成一致。

　　(5)火電廠內(nèi)的控制和信息系統(tǒng)雖已互連，但因各系統(tǒng)的時(shí)鐘同步協(xié)議可能不盡相同，故仍需分別接入GPS時(shí)鐘信號(hào)。即使是通過(guò)網(wǎng)橋相連的機(jī)組DCS和公用DCS，如果時(shí)鐘同步信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中有較大的時(shí)延，也應(yīng)考慮分別各自與GPS時(shí)鐘同步。