高精度GPS北斗卫星授时仪器（校时器）技术参数详解

高精度GPS北斗卫星授时仪器（校时器）技术参数详解
高精度GPS北斗卫星授时仪器（校时器）技术参数详解
1、装置简介
卫星授时同步装置是专为电力系统时间同步网提供的高精度、高可靠性的时间同步设备；可以接收卫星（GPS、北斗星）时间信号、外部 IRIG-B 码信号，并采用 FPGA 完成多源判决和“时间驯服算法”，由高精度的卫星脉冲对本地晶振进行驯服，从而实现高精度的守时功能。
卫星时间同步系统由主时钟和扩展（从）时钟（不带 GPS 和北斗）组成。一般地，每台主时钟可以独立应用于一个最小系统，如小规模的发电站或者变电站、或者主站 MIS 系统。主时钟和扩展
（从）时钟均由可互换的插件板组成，可根据现场需要灵活更换或扩展不同的插件板来满足实际 应用。对于分布式应用场合，则需增加插件板或扩展（从）时钟共同构成一个系统来满足需求。
主时钟和扩展（从）时钟之间的时标信号连接支持双光纤信道与 RS485 信道，确保扩展（从） 时钟时间基准信号的稳定性。
卫星时间同步装置时间基准信号多输入、双主钟或扩展（从）时钟冗余、双时标信号传输信 道构成了一个强壮、稳定和可靠授时网络。
主时钟和扩展（从）时钟均支持互换性结构的内部守时模块，守时精度可以根据用户需要在
1×10-9（3.6us/小时）～2×10-11（72ns/小时）之间选择，主机和扩展（从）时钟均可自动适应不同精确度和稳定度等级的守时模块，无需重新设计硬件或者软件，确保产品的通用性、稳定性。
主时钟和扩展（从）时钟的所有工作参数均通过软件实现就地或远方的管理与设置，不存在 跳线帽、电位器、旋钮等不可靠的硬件环节。
提供了对全网卫星时间同步装置各组成部分进行在线监控、参数配置与功能管理的网管软件 系统，简化了现场服务、管理与维护工作。

2、遵循的主要标准
国家电网公司 2019 年时间同步装置集中检测技术方案（四统一，四规范）； QGDW11539-2016 国家电网公司企业标准–电力系统时间同步及监测技术规范； Q-CSG1203023-2017 南方电网数字及时间同步系统技术规范；
DL∕T 1100.1-2018 电力系统的时间同步系统 第 1 部分：技术规范； HD01-2002 华东卫星时间同步装置技术规范；
Q/GD001-1154-3-2005 广东电网变电站 GPS 卫星时间同步装置技术规范；
国家电网公司物资采购标准 1104003-0110-00-110kV 变电站时间同步装置通用技术规范； 国家电网公司物资采购标准 1104003-0110-01-110kV 变电站时间同步装置专用技术规范； IEEE 1588-2002 Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems；
IEEE 1588-2008 Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems；
3.2 环境条件
（1）工作温度：－5℃～＋45℃（可选-20℃～+70℃）。
（2）储存温度：－40℃～＋85℃。
（3）相对湿度：5%～95%（装置内部应无凝露，也不结冰）。
3.3 电气条件
（1） 电源：双电源冗余输入，110VDC、220VDC 和 220VAC 通用。
（2） 最大功率：75W。
3.4 输入信号
卫星时间同步系统Ⅰ型输入可以配置为 GPS+北斗+2 路多模 IRIG-B 光信号+2 路 IRIG-B
（RS485）电信号。
卫星时间同步系统Ⅱ型在Ⅰ型基础上多配 1 块监测板卡，监测板卡标配为 2 路 RJ45 网口+2 路多模 IRIG-B 光信号+2 路 IRIG-B（RS485）电信号。
3.5 输出信号
◆ 主时钟
项 目 技 术 参 数
网络 界面规范 10/100M 自适应、MDI/MDI-X 自动极性反转、IEEE802.3。
协 议 ARP、ICMP、UDP、NTP、SNTP、PTP。
UDP 接收主机 16 组，支持广播、组播，满足无限个主机的授时需要。
串口 串口参数 波特率：600bps～115200bps 软件可设置；数据位、校验位、停止位可设。
光纤 时间精度：±300us，波长 820nm、1310nm 可选。
RS232 时间精度：±300us，信号：TXD、GND。
RS485 时间精度：±300us，信号：TA、TB，每路最多可以驱动 128 个负载。
TTL 时间精度：±300us，信号：TXD、GND。
OC 门输出方式 时间精度：±300us，信号：TXD、GND。CE 间外接电压 VCE：最大 300VDC。CE 间允许电流ICE：最大 200mA。
脉冲 光纤 时间精度：±1us。波长 820nm、1310nm 可选。
OC 门输出方式 时间精度：±3us。CE 间外接电压VCE：最大 300VDC。CE 间允许电流ICE：最大 200mA。
RS232 时间精度：±1us。信号：TXD、GND。
RS485 总线方式 时间精度：±1us。每路最多可以驱动 128 个负载。
TTL 时间精度：±1us。信号：TXD、GND。
电平脉宽 10ms～800ms 软件可设置，步长 1ms。
IRIG-B 光纤 时间精度：±1us。波长 820nm、1310nm 可选。
OC 门输出方式 时间精度：±1us。CE 间外接电压VCE：最大 300VDC。CE 间允许电流ICE：最大 200mA。
RS232 时间精度：±1us。信号：TXD、GND。
IRIG-B(AC) 时间精度：±5us，平衡方式 600Ω，13Vpp 时可以驱动 330Ω以上的纯阻性负载， 输出幅度：2～13Vpp 连续软件可调，调制比例：2～8 软件可调，过零时
间偏移：-30～30us 软件可调（用于提高交流调制解码方的时间解调精度）。
RS485 总线方式 时间精度：±1us。每路最多可以驱动 128 个负载。
TTL 时间精度：±1us。信号：TXD、GND。
DCF77 光纤 时间精度：±1us。波长 820nm、1310nm 可选。
OC 门输出方式 时间精度：±3us。CE 间外接电压VCE：最大 300VDC。CE 间允许电流ICE：最大 200mA。
RS485 总线方式 时间精度：±1us。每路最多可以驱动 128 个负载。
RS232 时间精度：±1us。信号：TXD、GND。
TTL 时间精度：±1us。
NTP 时间精度 100us，标准的 10/100BaseT 以太网 RJ45 接口
PTP 时间精度 300ns，标准的 10/100BaseT 以太网 RJ45 接口
◆ 扩展时钟
扩展钟和主时钟技术指标完全相同，区别在于没有安装卫星模块（GPS/BD）。
3.6 性能指标
项 目 技 术 参 数
GPS
接收器 冷启动首捕时间 2～10 分钟（初始位置、时间、历书均未知）
失锁重捕时间 ≤1 秒
位置变化重开机 ≤90 秒
位置不变重开机 ≤40 秒
定位精度 ＜2m（1σ）
时间精度 ±30ns（1σ）
接收载波频率 1575.42MHz
接收灵敏度 捕获<-148dBm，跟踪<-162dBm
北斗接收器 冷启动首捕时间 2～10 分钟（初始位置、时间、历书均未知）
失锁重捕时间 ≤1 秒
位置变化重开机 ≤90 秒
位置不变重开机 ≤40 秒
定位精度 ＜2m（1σ）
授时精度 ±30ns（1σ）
接收载波频率 1561.098MHz
接收灵敏度 捕获<-148dBm，跟踪<-162dBm
守时精度 主时钟标配恒温晶振，守时精度 1μs/h，可选配铷原子钟，守时精度 72ns/h。
扩展(从)时钟守时功能可选
输出时间与协调世界时时
间同步精确度 小于 0.5μs
网管协议 提供方便的网络管理功能
告警接点形式 继电器空接点，接点容量 3A(NO)/250VAC，5A（NO）/30VDC
操作系统 Windows 操作系统平台管理软件
隔离保护 电磁隔离 以太网口 1.5kV
浪涌保护 各输出线路 600W
EMC 相容 满足电力系统 EMC 标准要求
3.7 无故障运行时间
MTBF＞100000 小时
4. 产品选型指南
4.1 最大配置
配置 型号和数量
主时钟 扩展时钟
电源插件板 2 2
CPU 板 1 1
GPS/BD 板 1 1（不带 GPS 和BD 模块）
PTP 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
CPB(61850/104)板 选配（最多只能一块） 选配（最多只能一块）
TMU 监测板 选配（最多只能一块） 选配（最多只能一块）
RS232 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
RS485 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
TTL 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
FIBER1(820nm 多模)输出 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
FIBER2(1310nm 单模)输出 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
IRIG-BAC 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）
OC 板 选配（最多只能有 14 块） 选配（最多只能有 14 块）

备注：对一套主时钟而言，电源板必须配置 2 块、CPU 板必配一块、主时钟配置一块带卫星模块的
GPS/BD 板，扩展时钟必须配置一片不带卫星模块的 GPS/BD 板，对于主时钟和扩展时钟而言其余插件
板可根据需要任意配置最多 14 块。
晶振类型（订货时指定）：1×10-9（3.6us/小时）～2×10-11（72ns/小时）。
4.2 时标信号插件板
型号 用途 输入接口 输出接口 输入/出信号
POWER 板 电源输入 外部电源、频率测
量 5V-40W(可选 75W) 输入：外部电源、频率测
量输入
CPU 板 管理板 无 2 路光纤，2 路网
口,2 路告警输出 输 出 ： IRIG-B 光 纤 和
NTP/SNTP 网络时间信号、
UDP 对时报文。NETA、NETB
GPS/BD 板
时钟源输入
2 路 IRIG-B 光纤和 2
路 IRIG-B
（RS485）、2 路 GPS 或 2 路北斗 或者 1
路 GPS 和 1 路北斗
无 ： GPS/ 北斗信号、IRIG-B光 纤 信 号 (820nm) 和 IRIG-B（RS485）信号
PTP 板 对时信号输出 无 4 路 PTP 网口 4 个 口 可 支 持 NTP 或
PTP，均为服务端输出；
网口 1、2、3、4 之间硬
CPB(61850/104)板 协议输出 无 2 路网口 输出 2 路独立的网络，支
持 61850 和 104 协议
TMU 监测板 时间监测、协
议输出 2 路 IRIG-B 光纤和
2 路 IRIG-B( RS485) 2 路网口 输出 2 路独立的网络，支
持 61850 和 104 协议
RS485 扩展时标信号 无 14 路 RS485 输出 输出:PPS、PPM、PPH、串
口报文① 、IRIG-B-DC 、 DCF77；（其中串口①的参数可设）
输出:每组信号可根据用户需求，通过拨码开关选择 7 种信号的任一种输出
RS232 扩展时标信号 无 14 路 RS232 输出
TTL 扩展时标信号 无 14 路 TTL 输出
OC 扩展时标信号 无 12 路空节点输出
FIBER-ST
扩展时标信号
无
10 路光纤输出
(820nm 多模)或 10 路光纤输出(1310nm 单模)
IRIG-BAC 扩展时标信号 无 12 路交流调制信
号输出 仅适用于 IRIG-B 交流调
制信号的扩展
备注：GPS/BD 板分为带卫星模块和不带卫星模块两类，选购时请注意。