电力系统GPS卫星时钟综合对时说明

1、1、综述GPS2U卫星时钟接收美国GPS(全球定位系统)卫星发送的时间信号,向电力系统各种自动化装置(如故障滤波器、微机保护装置、RTU、各种微机监控系统、事件记录仪等)提供精确的时钟同步信号，能够统一发电厂、变电站、调度所的时间基准，可以在电力系统发生故障后,为分析故障的情况及开关动作的先后次序提供有力的依据。GPS2U卫星时钟的特点有：1) 采用对值班工作人员透明化设计，时间显示、卫星通道状态、工作状态的指示一目了然。2) Easy控制技术设计，232-422转换、波特率调整方便。3) 多种对时规约，可由用户要求指定。4) 精美标准19”2U架装式机箱，适合柜式安装。5) 时间精度高，最高

2、精度达500nS。6) 卫星信号接收，不受电厂、变电站的地理状况的限制。7) 对自动化装置有多种对时方式（见附录A），可灵活配置。8) 装置的所有时钟信号输出均经过光电隔离，抗干扰能力强。2、GPS2U型卫星时钟2-1 GPS2U型卫星时钟的构成GPS2U卫星时钟采用了2U标准19”架装式机箱,具体安装尺寸如图1所示。其中,装入宽度:449mm；装入高度:89mm；带安装耳总宽度:482.6mm。深度:272mm；安装孔宽度:465mm；安装孔高度:76.2mm。图1 GPS2U卫星时钟外形图2-1-1.GPS2U卫星时钟的前面板图2 前面板示意图a.时间显示区在开机状态下，LED数码管显示北

3、京时间。按下“时间日期”转换按键，LED数码管会显示当日日期。松开按键，则恢复为时间显示。b.卫星状态显示区卫星状态显示有“卫星通道”显示和跟踪状态两组。“卫星通道”显示当前卫星时钟跟踪的GPS卫星数目,GPS2U最多可同时跟踪12颗卫星。跟踪状态有两个指示灯“搜索”和“锁定”。当卫星时钟正在搜索GPS卫星时，搜索灯会闪烁；当捕获到足够数量的卫星并定位锁定时，“锁定”指示灯亮，同时“搜索”灯熄灭。此时卫星时钟输出时间为标准北京时间。通过这部分的显示、指示情况，可以了解到GPS2U的搜索状态，若长时间不能锁定卫星，则应检查天线情况。c.输出信号指示区输出信号有串行通信发送指示(“COM A”、“

4、COM B”)和脉冲信号发送指示“PPS”、“PPM”、“PPH”。当指示灯亮时，后面板上对应的信号输出端口输出对时信号（见2-1-2 e“后面板”）。d.电源开关及指示区电源指示灯在前面板右侧电源开关上方，指示灯亮，表示卫星时钟电源正常。2-1-2 .GPS2U卫星时钟的后面板GPS2U卫星时钟的后面板如图3所示图3 GPS2U卫星时钟的后面板a. 保险丝座: 内装1A保险丝管b. 秒脉冲输出端子: 使用压线接入方式。左侧标有“- +”的输出端子，为TTL电平的秒脉冲或IRIG-B输出方式（因型号不同而异），其余为3对PPS空接点输出。该3对端子是光耦的二次侧，在后面板上表示为“ ”，箭头侧

5、为光耦的E极。内部接线如图4所示。图4 输出端子内部接线结构接点容量：空接点C、E间外接电压： VCE< 30V空接点C、E间允许电流： ICE< 50mA可据用户要求定做其他容量值的输出端子（如110V）。对时脉冲信号如图5所示，脉宽100ms。图5 脉冲波形c. 分脉冲输出端子:空接点输出，4个PPM，其余同b项说明。d. 时脉冲输出端子:空接点输出，4个PPH，其余同b项说明。后面板上的端子排b、c、d可据用户需求在出厂前设定为指定脉冲输出形式。（见随机的附件袋内的附加说明）e. 串行口对时输出端子COM A：COM A端子有上下排列的两组同样输出的端口（可与COM B分别输

6、出不同规约的对时信息）。用户可以通过“422/232”转换拨动开关来自行设置成RS232或RS422/485输出。当被设置成RS232输出时，DB9针插座引脚定义如图6(a)；当被设置成RS422输出时，DB9针插座引脚定义为如图6(b)。 a b图6 串行口输出插座引脚定义串行口对时报文如下:<01H>YYYYMMDDHHMMSS<A/V><,><N/S>ddmm<.>mmmm<,><E/W>dddmm<.>mmmm<CR><LF>报文为ASCII码输出,其中含义依次为:&

7、lt;01H> 帧头,报文开始YYYY 四位年信息MM 二位当前月数值,十位为0时仍被传输。DD 二位当前日数值,十位为0时仍被传输。HH 二位当前时数值,十位为0时仍被传输。MM 二位当前分数值,十位为0时仍被传输。SS 二位当前秒数值,十位为0时仍被传输。<A/V> A:表示已锁定卫星,该时间帧数据已被同步，有效。 V:表示未锁定卫星,该帧时钟数据为装置内部时钟。<,> 分割符<N/S> N:北纬； S:南纬ddmm 纬度的度值和分度值<.> 小数点mmmm 分度小数值<E/W> E:东经 W:西经dddmm<.>

8、;mmmm 经度度值、分度值及分度小数值，同上。<CR><LF> 回车、换行，时间帧结束。该报文输出的数据格式为: 1位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验。波特率调整见g项。报文格式可据用户要求在出厂前改动，以满足对时要求。f. RS232/RS422电平转换开关:当拨至RS232或RS422侧时,对应的一组串口（COM A或COM B）中的两个端口均变为RS232或RS422/RS485电平输出。g. 串行口对时输出端子COM B：同COM Ah. 电源输入端子:接入AC/DC 220Vi. 波特率调整端子:左右各两列端子分别调整COMA、COMB的通信波特率，如

9、图7。图7 波特率调整端子该端子的上方为对应的调整位置表如j项：j. 对应的波特率调整表COM A、COM B的波特率可分别调整如下：ON ON 1200ON OFF 2400OFF ON 4800OFF OFF 9600k. 天线输入端子：BNC插座，直接将天线接入。2-2 GPS2U型卫星时钟的原理GPS2U型卫星时钟的原理框图如图8所示：图8 GPS2U卫星时钟原理由GPS卫星发送的扩频信号经由天线及天线内部的低噪声放大器（LNA）放大，送至卫星接收板，再经接收板解码，将时间和位置信息送到主机板，由主机板处理后产生不同的对时信号，通过光电耦合器隔离，从后面板端子上输出。同时送至前面板显示

10、时间、状态和输出信号。2-3 GPS2U型卫星时钟的技术指标2-3-1环境要求1)工作温度: 0 +40 2)贮存温度: -40 +50 2-3-2电气要求1)电 源: 交流220V±10% 47HZ 63HZ 或直流 176V260V2)功 耗: 不大于 50W2-3-3.性能指标1)捕获卫星（锁定）时间: - 热开机（瞬间掉电） 15秒。 - 冷开机（位置未变的重开机） 45秒。 - 位置改变后重开机 2分钟。 - 本地首次开机 5分钟。2)位置精度: ±0.13)时间精度: ±500nS 3、GPS2U卫星时钟的安装3-1. 天线的安装卫星时钟配有一条30米

11、长的天线。天线通过GPS2U卫星时钟后面板的天线端子供电和接收信号。天线设计成易于安装的形式，有源天线头被密封在直径约90mm高约50mm的塑料体内。天线头要求安装在视野开阔的地方，以使卫星时钟接收最多数量的卫星信号。3-2. 卫星时钟的安装 GPS2U卫星时钟为2U 19英寸架装式结构,易于安装于标准机柜内。安装时，应先从附件带内取出安装耳和螺钉，固定于卫星时钟前面两侧，从机柜的前面将卫星时钟插入，然后用螺钉固定。应尽量安装在靠近使用时钟信号的装置处；在多个装置使用时钟信号时，装置的安装位置选择原则应尽量减少电缆线的长度。后面板的接线应注意与端子的对应，以免误接，造成不能对时；在使用串行口对

12、时方式时，应注意后面板的拨动开关的位置是否在对应的RS232或RS422处，并应调整对应端口的波特率。在使用RS422方式时，应注意DB9插座2、3脚是否接反。附录 AGPS时钟对时方式由于电厂、变电站大多采用不同厂家的微机自动化设备，因此各个设备的对时方式也各不相同。主要有：1)、脉冲对时方式：脉冲对时方式多使用空接点接入方式（见第4页），有秒脉冲（PPS）-GPS时钟1秒钟对设备对时一次分脉冲（PPM）-GPS时钟1分钟对设备对时一次时脉冲（PPH）-GPS时钟1小时对设备对时一次常用的为分脉冲对时方式。2）、串行口对时方式被对时设备（如微机故障录波及监控设备等）通过GPS时钟的串行口，接

13、收时钟信息，来矫正其自身的时钟。串行口对时方式分为RS232（用于近距离）和RS422/485（用于远距离）两种。使用该方式时应注意调整GPS时钟的波特率（见第6页），使之与被对时设备的波特率相同。3）、IRIG-B时钟码对时方式IRIG-B是专为时钟传输而制定的时钟码标准。每秒钟输出一帧含有秒、分、时、当前日期及年份的时钟信息。其对时较为精确。IRIG-B又可分为解调制的电平方式和调制方式两类。解调致的电平方式中按照应用情况可分为：TTL电平、232电平、422电平等几种。调制方式有1KHz正弦调制方式。附录 BGPS2U卫星时钟的简单故障处理1、开机，电源指示灯不亮：用万用表检查电源输入端

14、子是否有符合要求的电压否，调整电压 检查电源输入连线是否接好否，重新接好 检查保险丝管是否坏掉是，更换保险丝管2、开机后，长时间显示的数字不变动：关机，打开机箱，检查各插件是否松动是，重新插牢3、开机后，长时间不能锁定（锁定灯灭，搜索灯闪烁）：检查天线头视野是否开阔否，重新选址放置天线 检查天线输入端子是否接触良好否，重新拧紧 前面板的卫星通道显示是否始终不变是，表明未接收到卫星信号，打开机箱检查天线、馈线是否松动 用万用表检查天线芯线与外皮间的电阻，是否开路或正反向电阻均较大（几百K以上）开路或较大，需更换天线4、通过串口COM A、COM B对设备不能对时：检查前面板COM A、COM B

15、是否闪烁（闪烁则表明在发送信息）否，关机，打开机箱，检查各插头是否松动 检查232/422转换开关是否在所需的位置上否，拨动232/422转换开关至所需位置上 检查对应串口的波特率拨码，是否在对应波特率的位置上否，调整波特率拨码 检查串口的引脚是否对应：当使用RS232时，GPS2U端的3脚对应设备的接收端的2脚；当使用RS422时，应注意2、3脚的对调否，调节引脚 对照GPS2U的说明书（本说明书第6-7页或附录C 改动后的对时规约附加说明）和被同步设备的对时规约是否一致否，应更换对时规约，请和我们联系 请使用示波器检查对应的发送引脚是否有波形否，关机，打开机箱，检查各插头是否松动5、通过脉冲端口对设备不能对时：检查GPS2U卫星时钟的脉冲端口是否与设备对时端口对应（PPS、PPM、PPH）否，重新接线 检查被对时设备是否提供电压及电压是否符合端