ZH-502时间同步系统说明书.pdf

zh-502zh-502zh-502zh-502 时间同步系统时间同步系统 说明书说明书 武汉中元华电科技股份有限公司武汉中元华电科技股份有限公司 wuhanwuhanwuhanwuhan zhongyuanzhongyuanzhongyuanzhongyuan huadianhuadianhuadianhuadian sciencesciencesciencescience & & & & technologytechnologytechnologytechnology co.,co.,co.,co., ltdltdltdltd 文档历史记录 i 历史记录历史记录 修改历史记录修改历史记录 校阅历史记录校阅历史记录 批准历史记录批准历史记录 序号日期修改情况版本号签字 012010.5.4创建1.0谢文勤 022010.9.25修改，增加术语定义，选型表和应用举例1.1谢文勤 序号日期校对情况签字 012010.5.4排版谢文勤 022010.9.25审核张文瑶 序号日期批准情况签字 012010.6.7批准张小波 022010.9.26批准张小波 文档历史记录 i 目目录录 .装置概述装置概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 1 1 1.1.术语和定义1 1.2.功能概述.2 1.3.关键技术与特点2 .系统结构系统结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 4 4 4 .模块结构与设计模块结构与设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 7 7 7 3.1.接收模块.7 3.2.cpu 模块8 3.3.电源模块.8 3.4.输出模块.8 .技术指标技术指标. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15151515 4.1.装置基本参数15 4.2.输出信号指标参数.17 .工作状态指示工作状态指示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18181818 5.1.指示灯.18 5.2.lcd 显示18 .系统选型表系统选型表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19191919 .装置的安装装置的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21212121 7.1.天线的安装.21 7.2.装置的安装位置23 7.3.投入及运行.23 .应用举例应用举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26262626 8.1.基本式时间同步系统的组成26 8.2.主从式时间同步系统的组成26 8.3.主备式时间同步系统的组成27 .装置的故障与维修装置的故障与维修. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29292929 9.1.告警信号输出29 9.2.时间信号的保持和切换.29 9.3.可维修性.29 9.4.安全性.30 9.5.装置的维修.30 zh-502 时间同步系统说明书 1 . 装置概述装置概述 ..术语和定义术语和定义 1)1)1)1)协调世界时协调世界时universaluniversaluniversaluniversal timetimetimetime coordinatedcoordinatedcoordinatedcoordinated，utcutcutcutc 以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元（s）基础的标准时间。 2)2)2)2)北京时间北京时间beijingbeijingbeijingbeijing standardstandardstandardstandard timetimetimetime，bstbstbstbst 我国的标准时间。 注：北京时间为东八时区的标准区时，比 utc 早 8 h 整，即 bst = utc + 8 h。本部分中的标 准时间，除特殊注明者外，均为北京时间。 3)3)3)3)时间同步系统时间同步系统timetimetimetime synchronizationsynchronizationsynchronizationsynchronization systemsystemsystemsystem 能接收外部时间基准信号， 并按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的系统。 注：时间同步系统通常由主时钟、若干从时钟、时间信号传输介质组成。 4)4)4)4)时间同步装置时间同步装置timetimetimetime synchronisingsynchronisingsynchronisingsynchronising devicedevicedevicedevice 时间同步装置又称时钟装置，包括主时钟和从时钟。 5)5)5)5)主时钟主时钟mastermastermastermaster clockclockclockclock 能同时接收至少两种外部时间基准信号（其中一种应为无线时间基准信号） ，具有内部时间基准 （晶振或原子频标） ，按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。 6)6)6)6)从时钟从时钟slaveslaveslaveslave clockclockclockclock 能同时接收主时钟通过有线传输方式发送的至少两路时间同步信号，具有内部时间基准（晶振 或原子频标） ，按照要求的时间准确度向外输出时间同步信号和时间信息的装置。 7)7)7)7)时间报文时间报文timetimetimetime messagemessagemessagemessage 包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串。 8)8)8)8)秒脉冲秒脉冲1 1 1 1 pulsepulsepulsepulse perperperper second,second,second,second, 1 1 1 1ppsppsppspps 一种时间基准信号，每秒一个脉冲。 9)9)9)9)分脉冲分脉冲1 1 1 1 pulsepulsepulsepulse perperperper minute,minute,minute,minute, 1 1 1 1ppmppmppmppm 一种时间基准信号，每分一个脉冲。 10)10)10)10) 时脉冲时脉冲1 1 1 1 pulsepulsepulsepulse perperperper hour,hour,hour,hour, 1 1 1 1pphpphpphpph 一种时间基准信号，每小时一个脉冲。 11)11)11)11) 时间准确度时间准确度timetimetimetime accuracyaccuracyaccuracyaccuracy 时钟装置输出的时间与标准时间（如北京时间）的一致性程度。 zh-502 时间同步系统说明书 2 12)12)12)12) 时间同步准确度时间同步准确度timetimetimetime synchronizationsynchronizationsynchronizationsynchronization accuracyaccuracyaccuracyaccuracy 经时间同步后，被授时时钟输出的时间与授时时钟输出的时间的一致性程度。 13)13)13)13) irig-birig-birig-birig-b 码码inter-rangeinter-rangeinter-rangeinter-range instrumentationinstrumentationinstrumentationinstrumentation group-bgroup-bgroup-bgroup-b，irig-birig-birig-birig-b 一种 ieee std 1344-1995 标准的串行时间码。 14)14)14)14) 网络时间协议网络时间协议networknetworknetworknetwork timetimetimetime protocolprotocolprotocolprotocol，ntpntpntpntp 一种通过网络服务于计算机时钟的同步时间协议。 ..功能概述功能概述 zh-502 时间同步系统可同时接收 gps、北斗卫星导航系统、irig-b 码和网络报文发送的时间 信息，根据预定的优先级自适应选择外同步时钟信号，产生与 utc 时间信号同步的 irig-b 码、 1pps/1ppm/1pph 脉冲码、串口时间报文、dcf77 码等各种时间信号，并支持 ntp/sntp 网络时 间协议。zh-502 时间同步系统可向自动化设备提供各种接口形式的各种时间信号。 zh-502 时间同步系统装置的信号输出可选为空接点接口输出、rs485 接口输出、rs232 接口 输出、ttl 接口输出和光纤接口输出，均以插件板形式实现。每个输出模块均有输出信号的选配功 能，可提供 16 路信号输出（其中光纤输出插件只能提供 10 路信号输出） 。每个模块均以 4 路输出 为 1 组，以组为单位，可通过跳线选择输出信号的种类。可选的输出信号有：1pps、1ppm、1pph、 irig-b（dc） 、uart（串口报文，广东标准或国家标准） 。zh-502 时间同步系统装置同时也可支 持 ac 码输出模块，dcf 77 码输出模块和 ntp 输出模块。zh-502 具有多达 4 个完全独立的 ntp/sntp 网络接口，可同时支持 4 个独立网段的网络对时。 zh-502 时间同步系统装置可用于电力系统 35kv / 110kv / 220kv / 500kv 及其以上变电站 （所） 、发电厂，为厂、站内全站各种电力系统二次设备提供时间信息及同步信息，如：调度自动化 系统、微机继电保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、远动装置、计算机数据交换网、雷电 定位系统、智能电子设备 ied 等。 ..关键技术与特点关键技术与特点 1)基于多重误差补偿算法的高稳 pps 产生电路 作为时间同步源的输入信号，如 gps 信号、北斗信号及 b 码信号，自身发出的同步信息（通 常为 1pps） ，可能因为故障或者本身的误差等原因，而存在一定的波动，使其准确度受到影响。zh- 502 采用多重误差补偿算法，对输入的有效同步源的同步信号进行数据的筛查和量化误差补偿，剔 除错误信息，减小和消除同步源本身的粒度误差，提高同步信号的准确度，再利用此同步信号产生 高稳定度的本地 1pps，提高了装置的准确度和可靠性。 2)基于零延时技术的串行时间报文发送 串行时间报文可以提供时间信息，但一般需要辅以一个脉冲信号，如秒脉冲，来提供准确的秒 zh-502 时间同步系统说明书 3 同步信息。zh-502 采用零延时硬件缓存技术，在本地 pps 到来之前向缓冲区中写入下一秒要发送 的数据，并在本地 pps 信号到来之时触发发送，使串口报文信息帧头的准确度优于 5s，远远高 于国标 5ms 的要求，完全可以在不提供同步脉冲的条件下使用。对时设备在获取时间信息的同时， 也获得了高准确度的同步信息，从而将串行报的对时准确度优化到一个新的高度，扩大了串行报文 对时的应用场合。 3)高精度守时时钟 采用铷原子钟或 ocxo 实现高精度自守时，铷原子钟守时精度优于 2s/天，远远高于 55s/ 小时的标准要求。采用现代闭环控制守时理论和卡尔曼数字滤波技术，利用外部时间基准对铷钟或 ocxo 进行控制和驯服。系统输出的 1pps 信号由内部频率源分频得到，并同步于外部时间基准输 出的 1pps 信号的长期平均值，克服了由于外部时间基准源的秒脉冲信号跳变所带来的影响，使输 出的时间同步信号具有很高的准确度和稳定度，时间准确度优于0.1s，真正复现了“utc 时间 基准”。 4)基于硬件同步电路的 ntp 对时，可支持 4 个独立网段的 ntp 对时（可选） ntp 协议（network time protocol）的目的是利用网络传递统一、标准的时间，为用户提供授 时服务， 是目前网络授时/对时的主要时间协议。 zh-502 采用 ntp 协议， 工作于客户机/服务器模式 ， 通过专门设计的硬件同步电路，对时间信息经过的通路上的延时，进行动态计时补偿，并用 ntp 对 时的结果控制其产生精确同步的本地 pps 信号，对时准确度高达 5s，实现了 ntp 高精度的授时 和对时， 达到了国内外先进水平。 zh-502 采用先进的 fpga+powerpc 为硬件平台， 在作为 ntp 时间服务器时，可对外提供 4 个完全物理隔离的网口，支持 4 个独立网段的 ntp 对时。在电力系统 发电厂及变电站，需要部分网络与其他网络实现高度隔离的应用场合，具有很好的应用价值。 5)采用冗余结构 支持双 gps 冗余对时、gps 与北斗冗余对时以及 irig-b 热备且配置有高精度守时时钟。标准 时间同步主钟可同时接入 gps+gps 或 gps+北斗以及 2 路 irig-b 码外同步信号，互为热备用。 时标信号扩展装置可同时接入 2 路 irig-b 码外同步信号， 互为热备用。 主时钟和信号扩展装置都采 用了冗余化设计，保证了时间同步系统的可靠性和稳定性。 6)模块化设计，多种输出接口，使用灵活方便。 可输出满足 ieee std 1344-1995 标准的 irig-b(ac)码、irig-b(dc)码、 可定义的时分秒脉冲 (空接点/有源)、时间报文信息、dcf77 时码以及 ntp 报文。 7)可调节的传输延时补偿方式 zh-502 采用了可调节的传输延时补偿方式，弥补了传统时间同步系统的缺陷，可灵活实现输出 信号 1 秒以内的超前或者滞后的任意延时补偿， 补偿分辨率达 10ns， 可完全实现与主钟的时间同步 ， 即达到零延迟，是真正复现的时间信号。 zh-502 时间同步系统说明书 4 . 系统结构系统结构 时间同步系统一般由若干台标准时间同步主钟和时标信号扩展装置以及连接电缆、 光缆等组成， 它们组成一个屏或几个屏放在主控室和/或继电器小室。标准时间同步主钟收到 gps 或北斗发出的 时间信息和同步信号，经协议转换和时间调整后，通过时标信号扩展装置将北京时间信息和同步信 号送到需要时间信息和时间同步的设备上。 时间信号输出有几种方式， 如脉冲方式 （1pps、1ppm、1pph） 、报文方式（rs232）、irig-b 码（ac 码，dc码） 、网络方式（ntp 协议）和 dcf77 以适应不同的设备需要。 时间同步系统用于 500kv/220kv/110kv变电站时，主时钟一般采用双配置冗余结构。主时钟都 放在主控室时，其典型结构框图如图 2.1 所示，主时钟 a 和主时钟 b 都可接收 gps 或北斗发出时 间信号和同步信号，同时主时钟 a 和主时钟 b 通过 irig-b 码互为热备。 天 线 主时钟b 主时钟a 扩展装置1 (主控室) 扩展装置n 主 时 钟 屏 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 光 纤 扩 展 装 置 屏扩 展 装 置 屏扩 展 装 置 屏 (继电器小室1)(继电器小室2)(继电器小室n) 继 电 保 护 装 置 光 纤 irig-b码 (ac、dc) 时 间 报 文 (rs232/422) 脉 冲 (1pps、1ppm) 网络时间协议 (ntp，sntp) 故 障 录 波 器 保 护 管 理 机 i / o 测 控 单 元 雷 电 定 位 系 统 行 波 测 距 装 置 r t uscada 网 络 交 换 机 办 公 设 备 图 2.1 时间同步系统双配置冗余结构典型框图（主时钟放在主控室） zh-502 时间同步系统说明书 5 主时钟 a 和主时钟 b 放在不同小室时，其典型结构框图如图 2.2 所示： 天 线 主时钟b 主时钟a 扩展装置1 (主控室) 扩展装置n 主时钟屏a 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 光 纤 主时钟屏b扩 展 装 置 屏扩 展 装 置 屏 (继电器小室1)(继电器小室2)(继电器小室n) 继 电 保 护 装 置 光 纤 irig-b码 (ac、dc) 时 间 报 文 (rs232/422) 脉 冲 (1pps、1ppm) 网络时间协议 (ntp，sntp) 故 障 录 波 器 保 护 管 理 机 i / o 测 控 单 元 雷 电 定 位 系 统 行 波 测 距 装 置 r t uscada 网 络 交 换 机 办 公 设 备 天 线 光 纤 图 2.2 时间同步系统双配置冗余结构典型框图（主时钟放在不同小室） zh-502 时间同步系统说明书 6 当变电站主时钟采用单配置结构时，其典型结构框图如图 2.3 所示： 天 线 主 时 钟 扩展装置1 (主控室) 扩展装置n 主 时 钟 屏 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 扩展装置1 扩展装置n 光 纤 扩 展 装 置 屏扩 展 装 置 屏扩 展 装 置 屏 (继电器小室1)(继电器小室2)(继电器小室n) 继 电 保 护 装 置 irig-b码 (ac、dc) 时 间 报 文 (rs232/422) 脉 冲 (1pps、1ppm) 网络时间协议 (ntp，sntp) 故 障 录 波 器 保 护 管 理 机 i / o 测 控 单 元 雷 电 定 位 系 统 行 波 测 距 装 置 r t uscada 网 络 交 换 机 办 公 设 备 图 2.3 主时钟采用单配置典型结构框图 zh-502 时间同步系统说明书 7 . 模块结构与设计模块结构与设计 zh-502 时间同步系统的标准时间同步主钟和时标信号扩展装置都采用了模块化设计，由 cpu 模块、接收模块、电源模块和输出接口模块组成。 主钟和扩展除接收模块外，其它模块完全相同。装置的整体结构框图如下： vxworks 操作系统是美国 windriver 公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统（rtos） ，其高 性能的内核、友好的用户开发环境、良好的可靠性以及卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、 航空、航天等高精尖技术及实时性要求的领域中。 在 zh-502 时间同步系统中，也使用了嵌入式实时多任务操作系统 vxworks，软件设计采用多 任务模块化设计方式。 ..接收模块接收模块 接收模块主要完成接收 gps 信号、北斗信号以及满足 ieee std 1344-1995 标准的 irig- b（dc）信号功能，输出 4 路告警信号，1 路 pps（ttl） ，1 路 ppm(ttl)。 32bit32bit32bit32bit powerpc+vxworkspowerpc+vxworkspowerpc+vxworkspowerpc+vxworks 嵌入式实时控制平台嵌入式实时控制平台 同步源输入智能判断 铷钟/ocxo 控制 脉冲信号产生 irig-b 时码产生 时间报文产生 ntp 协议报文产生 系统性能监测及告警 时间间隔测量控制 频率测量控制 人机交互界面处理 输入传输延迟补偿 电源模块#1 电源模块#2 gps 接收机 北斗接收机 irig-b 输入#1 irig-b 输入#2 按键输入 led 指示灯 可视界面显示 频率测量 工频钟 ntp/sntp报文 脉冲信号输出#1 irig-b(dc) 信号输出#2 irig-b(ac) 信号输出#3 时间报文 串行输出#n 系统失电告警 时钟源失步告警 铷原子钟/ocxo zh-502 时间同步系统说明书 8 ..cpucpucpucpu 模块模块 cpu 模块以插件板形式实现，是 zh-502 时间同步系统的核心，主要完成锁相同步、irig-b 码 的解码和译码、gps 和北斗的解码、驯服晶振、输出时、分、秒脉冲、输出 irig-b 码、输出时间 报文、提供 ntp 服务、显示、告警等功能，同时提供 4 个独立的网口。cpu 模块采用了闭环控制 守时技术，系统具有自我学习功能，守时时钟守时误差2s/天。 ..电源模块电源模块 电源模块以插件板形式实现，采用双电源冗余备份方式，电源输入范围宽且交、直流通用，电 源输入范围：110v-220vac/dc。 ..输出模块输出模块 zh-502 系统可实现多种授时信号输出模式。 ...脉冲输出模块脉冲输出模块 zh-502 时间采用现代闭环控制守时理论和卡尔曼数字滤波技术， 消除基准源的 1pps抖动，信 号同步于外部时间基准 1pps 信号的长期平均值，输出的 1pps 更稳定，复现“utc 时间基准”。 驯服铷原子钟/恒温晶振，采用铷原子钟时，24 小时守时精度可达 2s。 时 间 基 准 源1 时 间 基 准 源2 时 间 基 准 源n 1p p s_1 1p p s_2 1p p s_n 1p p s_i n 滤 波 消 抖 控 制 逻 辑 内 部 频 率 源 1p p s_internal 驯 服/控 制 1p p s_o u t 高稳 pps 产生原理图 ...串口报文输出串口报文输出 串行报文输出模块采用硬件缓存技术，报文发送时刻即为秒的准时沿，时间准确度优于 5s。 串行报文完全可以在不单独提供时间同步信号的情况下使用。 zh-502 时间同步系统说明书 9 串口报文输出框图 zh-502 时间同步系统可以输出满足国标和广东标准的串口报文。 1)广东标准串口报文格式 每秒输出一次（一帧） ，每一帧中包括与秒脉冲前沿同步的标记。内容如下： 同步标志、帧头、时、分、秒、日、月、年、校验字节、结束标志，均为 ascii 字符。 报文格式如下： 其中，与秒脉冲（pps）的前沿对齐，装置收到与 gps 信号或其他外同步信号同步则发送 字符 s，装置失步就停发字符 s，s 的 ascii 码为 53h；为发送时间信息的信息头，t 的 ascii 码为 54h； 然后依次是小时的十位、 个位、 分钟的十位、 个位.直到年的个位信息， 分别为 0-9 的 ascii 码（30h-39h） ；校验字节是小时的十位、个位、分钟的十位、个位.直到年的个位信息逐字节异或 后再非运算的结果（即：异或非校验） ；为发送时间信息的信息结尾，a 的 ascii 码为 41h。 2)国标串口报文格式 sthhmmssddmmyyyyca 同 步 标 志 帧 头 时 十 位 时 个 位 分 十 位 分 个 位 秒 十 位 秒 个 位 日 十 位 日 个 位 月 十 位 月 个 位 年 千 位 年 百 位 年 十 位 年 个 位 校 验 字 节 标 准 时 结 束 字节序号含义内容取值范围 1帧头# 2状态标志 1 用下列 4 个 bit 合成的 16 进制数对应的 ascii 码值： bit 3：保留 = 0； bit 2：保留 = 0； bit 1：闰秒预告（lsp） ：在闰秒来临前 59 s 置 1，在闰秒到来 后的 00 s 置 0； bit 0：闰秒标志(ls)：0：正闰秒，1：负闰秒 09 af 3状态标志 2 用下列 4 个 bit 合成的 16 进制数对应的 ascii 码值： bit 3：夏令时预告（dsp） ：在夏令时切换前 59 s 置 1； bit 2：夏令时标志（dst） ：在夏令时期间置 1； bit 1： 半小时时区偏移： 0：不增加，1：时间偏移值额外增加 0.5 hr； bit 0：时区偏移值符号位：0：，1： 09 af 4状态标志 3用下列 4 个 bit 合成的 16 进制数对应的 ascii 码值： bits 3-0：时区偏移值(hr)：串口报文时间与 utc时间的差值， 报文时间减时间偏移（带符号）等于 utc 时间（时间 偏移在夏时制期间会发生变化） 09 af zh-502 时间同步系统说明书 10 报文发送时间：1 帧/秒，帧头与 1pps 准时沿对齐，偏差5s。通讯波特率： 600， 1200，2400，4800，9600 和 19200 bit/s，用户可选，缺省值为 4800 bit/s。数据位： 8 位；校验位：无校验；停止位：1 位。通讯波特率设置菜单， ...irig-birig-birig-birig-b (dc)(dc)(dc)(dc) 码输出模块码输出模块 irig-b（dc） 码采用 irig-b000 格式进行编码， 按照 ieee std 1344-1995 标准每秒输出一帧 ， 包含 100 个码元，每个码元 10ms。脉冲宽度编码，2ms/8ms 宽度表示二进制 0，5ms/5ms 宽度表 示二进制 1，8ms/2ms 宽度表示 p。 秒准时沿：连续两个 8ms/2ms 宽度脉冲的第二个脉冲的上升沿。 帧结构： 5状态标志 4 用下列 4 个 bit 合成的 16 进制数对应的 ascii 码值： bits 03-00：时间质量： 0x0：正常工作状态，时钟同步正常 0x1：时钟同步异常，时间准确度 优于 1 ns 0x2：时钟同步异常，时间准确度 优于 10 ns 0x3：时钟同步异常，时间准确度 优于 100 ns 0x4：时钟同步异常，时间准确度 优于 1s 0x5：时钟同步异常，时间准确度 优于 10s 0x6：时钟同步异常，时间准确度 优于 100s 0x7：时钟同步异常，时间准确度 优于 1 ms 0x8：时钟同步异常，时间准确度 优于 10 ms 0x9：时钟同步异常，时间准确度 优于 100 ms 0xa：时钟同步异常，时间准确度 优于 1 s 0xb：时钟同步异常，时间准确度 优于 10 s 0xf：时钟严重故障，时间信息不可信 09 af 6年千位ascii 码值2 7年百位ascii 码值0 8年十位ascii 码值09 9年个位ascii 码值09 10月十位ascii 码值01 11月个位ascii 码值09 12日十位ascii 码值03 13日个位ascii 码值09 14时十位ascii 码值02 15时个位ascii 码值09 16分十位ascii 码值05 17分个位ascii 码值09 18秒十位ascii 码值06 19秒个位ascii 码值09 20校验字节高位从“状态标志 1”直到“日个位”逐字节异或的结果 （即：异或校验）， 将校验字节的十六进制数高位和低位分别使用 ascii 码值表示 09 a f 21校验字节低位 22结束标志cr0dh 23结束标志lf0ah 码元序号定义说明 0pr基准码元 14秒个位，bcd 码，低位在前 zh-502 时间同步系统说明书 11 5索引位置“0” 68秒十位，bcd 码，低位在前 9p1位置识别标志#1 1013分个位，bcd 码，低位在前 14索引位置“0” 1517分十位，bcd 码，低位在前 18索引位置“0” 19p2位置识别标志#2 2023时个位，bcd 码，低位在前 24索引位置“0” 2526时十位，bcd 码，低位在前 2728索引位置“0” 29p3位置识别标志#3 3033日个位，bcd 码，低位在前 34索引位置“0” 3538日十位，bcd 码，低位在前 39p4位置识别标志#4 4041日百位，bcd 码，低位在前 4248索引位置“0” 49p5位置识别标志#5 5053年个位，bcd 码，低位在前 54索引位置“0” 5558年十位，bcd 码，低位在前 59p6位置识别标志#6 60闰秒预告（lsp）在闰秒来临前 59 s 置 1，在闰秒到来后的 00 s 置 0 61闰秒（ls）标志“0”：正闰秒，“1”：负闰秒 62夏时制预告（dsp）在夏时制切换前 59 s 置 1 63夏时制（dst）标志在夏时制期间置“1” 64时间偏移符号位“0”：，“1”： 6568时间偏移（小时） ，二进制，低位在前 时间偏移irig-b 时间utc 时间（时间偏移在夏时 制期间会发生变化） 69p7位置识别标志#7 70时间偏移（0.5 h） “0”：不增加时间偏移量 “1”：时间偏移量额外增加 0.5 h zh-502 时间同步系统说明书 12 irig-b （dc）码波形图 ...acacacac 码输出模块码输出模块 zh-502 采用独特的 irig-b(ac)码无过冲产生技术，利用可编程逻辑芯片直接对 irig-b(ac)码 用 irig-b120 格式进行编码。通过数模转换芯片进行输出，准确度优于 2s，远高于国标 20s 的要求，极大提高了 irig-b(ac)码在现场的应用价值。电路结构和波形图如下所示： 无过冲 irig-b(ac)码产生电路框图 7174时间质量，二进制，低位在前 0x0：正常工作状态，时钟同步正常 0x1：时钟同步异常，时间准确度优于 1 ns 0x2：时钟同步异常，时间准确度优于 10 ns 0x3：时钟同步异常，时间准确度优于 100 ns 0x4：时钟同步异常，时间准确度优于 1s 0x5：时钟同步异常，时间准确度优于 10s 0x6：时钟同步异常，时间准确度优于 100s 0x7：时钟同步异常，时间准确度优于 1 ms 0x8：时钟同步异常，时间准确度优于 10 ms 0x9：时钟同步异常，时间准确度优于 100 ms 0xa：时钟同步异常，时间准确度优于 1 s 0xb：时钟同步异常，时间准确度优于 10 s 0xf：时钟严重故障，时间信息不可信赖 75校验位 从“秒个位”至“时间质量”按位（数据位）进行奇校验的结 果 7678保留置“0” 79p8位置识别标志#8 8088, 9097 一天中的秒数（sbs） ，二进制，低位 在前 89p9位置识别标志#9 98索引位置“0” 99p0位置识别标志#0 zh-502 时间同步系统说明书 13 irig-b(ac)码 波形图 ...ntpntpntpntp 输出模块输出模块 ntp 输出模块有 4 个以太网 rj45 接口（100m/10m，双绞线） ，输出满足 ntp/sntp 协议。 zh-502 具有多达 4 个完全独立的 ntp/sntp 网络接口， 可同时支持 4 个独立网段的网络对时。 通过专门设计的硬件同步电路，对时间信息在所经过的网络通路上的延时，及自身固有转换环节所 造成的延时，进行高精度解算，可极大减小和消除时间信息在网络传输上的误差，对时准确度高达5 s。 网络时间服务器/客户端模式 ntp 输出模块集成于 cpu 插件里可作为独立的时间服务器。 ntp 输出模块有 4 个以太网 rj45 接口（100m/10m，双绞线） ，输出满足 ntp/sntp协议。 其服务和端口定义如下表所示： ntp 输出模块服务和端口定义 ...dcf77dcf77dcf77dcf77 码输出模块码输出模块 dcf77 为德国时间信号与标准频率发射台。dcf77 又称低频时码台，其工作(载频)频率为 服务端口服务端口 tcp 服务 远程登录服务(telnet)23数据输出2001 命令2000 udp 服务 syslog 客户端514数据输出可配 置 简单文件传输服务(tftp)69网络时间协议(ntp)123 zh-502 时间同步系统说明书 14 77.5khz。它所播发的低频时码编码格式被称为 dcf77 时间码。 其波形及其含义如下所示： 其基本特征如下所示： zh-502 时间同步系统说明书 15 . 技术指标技术指标 ..装置基本参数装置基本参数 项目主要技术指标 gps 接收器 1.l1 c/a 码 2.第五代定位引擎技术 3.灵敏度：160 dbm 4.首次定位时间（ttff） ：冷启动5米 高 于 避 雷 针 天线应避免高于避雷针，且避免置于避雷针 5 米半径的范围内 4)天馈线沿敷设管道走线时，弯曲角度需尽量保持自然弯曲度（如下图所示） ，不可用力弯折，不 可折成直角，否则会影响卫星信号的接收； 天馈线需保持自然弯曲 5)由于 gps 卫星出现在赤道的概率大于其他地点，对于北半球，应尽量将 gps 天线安装在安装 地点的南边，北斗天线安装需要南面无遮挡北斗天线安装需要南面无遮挡； 6)不要将天线安装在其他发射和接收设备附近，不要安装在微波天线的下方，高压线缆下方，避 免其他发射天线的辐射方向对准天线。卫星天线应与任何发射天线在水平及垂直方向上至少保 持 3 米的距离； 7)两个或多个天线安装时要保持 2m 以上的间距，建议将多个天线安装在不同地点，防止同时受 到干扰； zh-502 时间同步系统说明书 23 两个天线安装时要保持 2m 以上的间距 8)所有外部连接处要用防水胶及胶带封好而不会渗水。 ..装置的安装位置装置的安装位置 装置的安装位置选择原则：1、尽可能减少天线的长度，以保证接收到的 gps 卫星信号具有一 定的强度；2、装置应尽量安装在靠近使用时钟信号的装置旁。 ..投入及运行投入及运行 ...zh-502zh-502zh-502zh-502 时间同步系统主钟时间同步系统主钟 在接好天线后，装置即可投入运行。接通电源，lcd 显示器显示出未经同步的日期、北京时间 。 装置在新的位置安装好，上电后需要进行初始化。初始化结束后，装置与 gps 卫星同步，显示标准 北京时间。一段时间后系统锁定，锁定灯亮，秒脉冲指示灯闪烁。以主钟接上 gps 为例，完整的锁 定过程如下： 1)接通电源，装置开始工作。此时，面板上液晶显示屏显示如下： 2)约 10s 后，显示未同步的公历日期和北京时间： initializing please waiting. 年-月-日 时:分:秒 gps 00/00cps 00/00 zh-502