К нам на тест-драйв попало устройство из разряда обязательных к использованию на цифровых подстанциях – сервер времени ИСС-1, предоставленный компанией «Прософт-Системы». Какими достоинствами обладает данное устройство? Может ли оно использоваться в качестве основного для синхронизации по времени всех вторичных устройств на энергообъекте?

1. 60 № 3 – 2015
ТЕСТ-ДРАЙВ
К нам на тест-драйв попало устройство из разряда обязательных
к использованию на цифровых подстанциях – сервер времени
ИСС-1, предоставленный компанией «Прософт-Системы». Какими
достоинствами обладает данное устройство? Может ли оно
использоваться в качестве основного для синхронизации по времени
всех вторичных устройств на энергообъекте?
ВНЕШНИЙ ВИД
Источник сигналов синхронизации ИСС-1 пред-
ставляет собой небольшую коробочку (рис. 1).
На его лицевой панели расположены все компо-
ненты, к которым можно подключиться: интерфейс
для подключения антенны GPS (в комплекте), два
интерфейса для вывода сигналов синхронизации,
выходной контакт готовности, COM-порт для на-
стройки, ячейки для предохранителей, вход пита-
ния и световая индикация. Это все, что нужно при-
бору для выполнения своих функций.
ФУНКЦИИ
Набор функций достаточно стандартен для
устройств такого класса:
„„ прием сигналов от глобальных навигационных
спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS;
„„ формирование сигналов точного времени в
форматах 1PPS, IRIG-B, IEEE 1344, 10 МГц;
„„ индикация режима работы;
„„ самодиагностика, в том числе непрерывный мо-
ниторинг состояния антенны – обрыв антенного
провода, короткое замыкание;
„„ режим теплого старта: уменьшение времени по-
иска спутников и установки синхронизации в слу-
чае фиксированного местоположения устройства;
„„ дискретные выходы для аварийно-предупреди-
тельной сигнализации;
„„ программное конфигурирование.
Мы протестируем такие характеристики устрой-
ства, как время выхода на готовность, поддержи-
ваемые протоколы синхронизации времени и реа-
лизацию программного конфигурирования.
ВРЕМЯ ВЫХОДА НА ГОТОВНОСТЬ
По данным, предоставленным производителем,
ИСС-1 имеет очень малые времена синхрониза-
ции со спутниками GPS/ГЛОНАСС. Первый тест
заключается в измерении времени синхронизации
со спутниками в жестких городских условиях.
В устройстве ИСС-1 имеется специальный све-
тодиод индикации синхронизации со спутниками.
Кроме того, в ПО отображается текущее состоя-
ние устройства и источник синхронизации (от GPS
или от собственного генератора). Мы стали счи-
тать время выхода на синхронизацию со спутника-
Автор
Чайкин В.C.
Налаживаем синхронную работу
с сервером времени ИСС-1
Рис. 1. Внешний вид ИСС-1

2. № 3 – 2015 61
ТЕСТ-ДРАЙВ
ми в разных режимах: холодном, теплом и
горячем стартах.
В основе стартов лежат два терми-
на. Альманах – совокупность данных об
основных параметрах орбит спутников.
Эфемериды – данные, по которым вычис-
ляются отклонения орбиты, коэффици-
енты возмущения и т.п., иначе – данные,
уточняющие положения спутников.
Принцип подключения при общем рас-
смотрении выглядит следующим образом:
1. Поиск спутников.
2. Установление связи с первым воз-
можным для обмена данными.
3. Получение альманаха не только спут-
ника, с которым осуществляется связь, но и
других спутников орбитальной группировки
конкретной системы GPS/ГЛОНАСС.
4. Получение эфемерид от каждого из
спутников.
5. Синхронизация.
ОПЫТ № 1: ХОЛОДНЫЙ СТАРТ
Холодный старт – время, требуемое для
синхронизации сервера при включении
устройства после длительного перерыва.
В такой ситуации альманах и эфемери-
ды вообще отсутствуют в памяти устрой-
ства, поэтому значительное время требу-
ется для загрузки данных.
Подобный эффект наблюдается также
при переносе устройства на новое место,
сильно удаленного от изначального. Мы
ограничивались проверкой с точки зрения
отключения прибора на продолжительное
время (сутки и более).
Среднее время составило 3 минуты,
что очень достойно для такого ограничен-
ного для видимости спутников простран-
ства. Кроме того, проводился запуск
устройства без выноса антенны на улицу.
В данном эксперименте время холодного
старта составило шесть минут.
Производитель, в свою очередь, за-
являет, что холодный старт устройства
осуществляется менее чем за 2 минуты.
Имея в виду, что наше местоположение
отличается от «стандартных» мест уста-
новки антенн, довольно неплохо!
ОПЫТ № 2: ТЕПЛЫЙ СТАРТ
Теплый старт – время, требуемое для
синхронизации сервера при потере и вос-
становлении питания в короткий срок.
Это время значительно меньше времени
холодного старта, так как необходимо об-
новить только данные эфемерид.
Чайкин В.C., менеджер проекта ООО «ТЕКВЕЛ»
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ВРЕМЯ,С
ИТЕРАЦИИ
Т а ИСС-1
В ИСС-1
В а
С а +
В а а, а
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
В,
И а
Г а
В а а В а а, а
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
В,
И а
Г а
В а а В а а, а
Рис. 3. Время синхронизации ИСС-1 со спутником при горячем старте, при потере сигнала
от антенны на время – не более 3 минут
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
В,
И а
Г а
В а а В а а, а
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
В,
И а
Г а
В а а В а а, а
Рис. 4. Время синхронизации ИСС-1 со спутником при горячем старте, при потере сигнала
от антенны на время – более 10 минут
Рис. 2. Время синхронизации ИСС-1 со спутником при теплом старте

3. 62 № 3 – 2015
ТЕСТ-ДРАЙВ
Важно отметить, что альманах и эфе-
мериды актуальны 30 суток и 30 минут,
соответственно.
В рамках эксперимента по измере-
нию времени теплого старта мы отклю-
чали устройство от питания на время
от 5 до 10 минут, после включения за-
меряли время включения устройства, а
также время синхронизации. На рис. 2
представлен соответствующий график,
на котором изображены времена вклю-
чения устройства, время синхронизации
со спутником, суммарное время на вклю-
чение и синхронизацию, а также время,
заявленное производителем.
ОПЫТ № 3 – ГОРЯЧИЙ СТАРТ
Горячий старт – время, требуемое
для синхронизации сервера при вос-
становлении после повреждения ка-
нала связи с антенной, без потери пи-
тания устройства. В данной ситуации
также необходимо установить связь со
спутником и, если требуется, обновить
эфемериды. На рис. 3 и 4 приведены
соответствующие графики при разном
времени повторного подключения ан-
тенны.
КОНФИГУРИРОВАНИЕ
Удобность в пользовании, или по-
другому юзабилити, конфигуратора на
достаточно хорошем уровне. Порадовала
возможность автоматического определе-
ния COM-порта, по которому выполнено
подключение.
Конфигуратор ИСС-1 встретил нас
первым диалоговым окном «Состояние»
(рис. 5), отражающим текущие параме-
тры устройства. Во-первых, это индика-
торы состояния подключения антенны
(ANT), синхронизации устройства со спут-
никами (LOCK) и информационного обме-
на со спутниками (DATA).
Отдельный подраздел «Спутники»
показывает общее количество спутни-
ков, видимых сервером времени, и ко-
личество спутников ГЛОНАСС из них.
В процессе тест-драйва мы включали
устройство, соответственно, синхро-
низировали много раз, но количество
спутников ГЛОНАСС оставалось рав-
ным нулю. Причина кроется в регла-
менте производителей навигационных
систем. Согласно регламенту, использо-
вание GPS находится в приоритете. Ес-
ли спутников не хватает, то используют
ГЛОНАСС. Мы нашли восемь спутников
GPS – результат отличный, тем более
что для точной синхронизации достаточ-
но четырех спутников.
Раздел «Конфигурация» (рис. 6) не-
сколько подпортил общее впечатление.
Единственный параметр, который досту-
пен для изменения – «Тип выдаваемых
данных». Ни один параметр из остально-
го перечня после применения конфигура-
ции не устанавливается, а возвращается
в исходное значение.
Раздел «Настройка выходов» (рис. 7)
порадовал возможностью настройки
двух выходов на одновременную работу
и объемом параметров, доступных для
задания. При параметрировании выхо-
дов можно выбрать один из протоколов,
согласно которому будут формировать-
ся сигналы синхронизации времени: PPS
или IEEE 1344 (стандарт, определяющий
расширения временного кода IRIG-B для
Рис. 5. Диалоговое окно раздела «Состояние» программы конфигурации ИСС-1
Рис. 6. Раздел «Конфигурация»

4. № 3 – 2015 63
ТЕСТ-ДРАЙВ
покрытия года, качества времени, летне-
го времени, местного времени и високос-
ной секунды).
На момент тестирования устройства
отсутствовала поддержка различных
форматов временных кодов IRIG-B, хотя
в конфигурационном ПО был виден пункт
меню с соответствующим выпадающим
списком. Это надо учитывать, так как не
все производители поддерживают IEEE
1344, а с точки зрения поддержки фор-
матов временных кодов IRIG-B решения
производителей отличаются.
Также интересной функцией является
настройка длительности импульса PPS.
Диапазон можно задать от 10 мкс до 10 мс.
НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
В данном опыте мы решили использо-
вать два сторонних устройства:
„„ устройство сопряжения с шиной про-
цесса (УСШ) производства компании
«Профотек», которое оснащено интер-
фейсом синхронизации времени 1PPS;
„„ микропроцессорный терминал ре-
лейной защиты и автоматики (РЗА)
Schweitzer Engineering Laboratories –
SEL 451 с интерфейсом синхронизации
IEEE 1344.
С точки зрения синхронизации по
времени УСШ, согласно техническим
требованиям Implementation Guideline
For Digital Interface To Instrument
Transformers Using IEC 61850-9-2, раз-
личают три режима работы: глобаль-
ной и локальной синхронизации време-
ни, а также без синхронизации. Признак
глобальной синхронизации выставля-
ется УСШ, когда сервер времени, фор-
мирующий сигнал 1PPS, получает сиг-
нал GPS/ГЛОНАСС; признак локальной
синхронизации – когда сервер време-
ни формирует синхроимпульсы соглас-
но внутреннему генератору импульсов;
признак отсутствия синхронизации вре-
мени – в условиях отсутствия синхроим-
пульса. С режимом отсутствия синхро-
низация времени все понятно, его УСШ
идентифицирует по факту исчезновения
импульса 1PPS. А вот разграничивать
режимы глобальной и локальной син-
хронизации УСШ должен помогать сер-
вер времени, изменяя длину импульса
1PPS (при локальной синхронизации –
в диапазоне 0,9–1,1 мкс, при глобаль-
ной – 5 мкс–500 мс).
В этой части помощника из ИСС-1 не
получилось: в его настройках можно за-
давать длину импульса синхронизации,
но эта настройка действительна для лю-
бого режима работы и не изменяется в
зависимости от того, присутствует или
отсутствует прием сигналов GPS/ГЛО-
НАСС. Поэтому наш УСШ всегда транс-
лировал пакеты с признаком синхро-
низации Global 1PPS, что мы видели в
программе Wireshark. При исчезновении
синхроимпульса признак синхрониза-
ции времени в пакете МЭК 61850-9-2LE
принимал значение 0 (none). Казалось
бы, синхронизировался УСШ – и это
все, что нужно. Однако режим локаль-
ной синхронизации времени введен для
того, чтобы детализировать качество
этой синхронизации и обеспечивать со-
хранение работоспособности некоторых
функций, в частности, защит с абсо-
лютной селективностью, реализуемых
устройствами РЗА одного энергообъек-
та и получающих информацию от одно-
го и того же сервера времени. Указан-
ное было бы невозможно при наличии
только двух режимов: наличия и отсут-
ствия синхронизации времени.
В оправдание стоит отметить, что ука-
занные три режима поддерживают дале-
ко не все УСШ, и далеко не все сервера
времени умеют изменять длительность
синхроимпульса 1PPS в зависимости от
наличия/отсутствия связи со спутника-
ми GPS/ГЛОНАСС. ИСС-1 может изме-
нять длительность импульса, но только
при пользовательской настройке, так
как добавление о режимах синхрони-
зации Global и Local в 9-2LE появилось
совсем недавно. Производитель в свою
очередь пообещал разобраться в дан-
ном вопросе и добавить автоматиче-
ское изменение длительности импульса
в сервер времени.
С терминалом РЗА SEL-451, оснащен-
ным интерфейсом синхронизации вре-
мени IEEE 1344, проблем не возникло.
В настройках ИСС-1 мы выставили соот-
ветствующий формат, и это все, что по-
требовалось. После подключения терми-
нал синхронизировался, о чем говорит
соответствие метки времени в GOOSE-
сообщении и с информацией, отображае-
мой на интерфейсе ИСС-1 (рис. 8).
ВЫВОДЫ
Устройство ИСС-1 показало хорошие
результаты в части быстродействия син-
хронизации со спутниками глобальных
навигационных систем. Измеренные в хо-
де тест-драйва показатели соответствуют
тем, которые декларирует производитель.
Вряд ли устройство способно выполнять
функции основного сервера времени на
энергообъекте, поскольку им не поддер-
живаются такие широко распространен-
ные протоколы синхронизации времени
как NTP/SNTP. Также не поддерживаются
и различные форматы временных кодов
IRIG-B. Но для отдельных применений,
например, при установке на объекте ре-
гистраторов переходных режимов, ИСС-1
вполне подходит, тем более у «Прософт-
Системы» есть регистраторы собствен-
ной разработки, что означает наличие
комплексного решения, и это большой
плюс.
Что ждать от этого устройства в буду-
щем? Поддержки новых протоколов син-
хронизации времени, а именно PTP. Ког-
да конкретно, пока не известно, однако
тест-драйв обновленного ИСС-1 мы с удо-
вольствием проведем.
Рис. 7. Раздел «Настройка выходов»
Рис. 8. Синхронизация устройства
РЗА SEL-451