GPS北斗雙機(jī)互備時(shí)鐘同步系統(tǒng)（北斗時(shí)鐘同步設(shè)備,GPS網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘,網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步）技術(shù)文檔

隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大、系統(tǒng)范圍和分散控制的發(fā)展，全網(wǎng)時(shí)間同步變得越來越重要，時(shí)間的精度也變得越來越高。由于缺少統(tǒng)一技術(shù)要求和配置標(biāo)準(zhǔn)，也缺乏時(shí)鐘同步和時(shí)間精度檢測的有效手段，現(xiàn)有時(shí)間同步系統(tǒng)配置不盡相同，運(yùn)行情況也不夠穩(wěn)定，部分時(shí)鐘設(shè)備時(shí)間精度不能滿足要求。本系統(tǒng)的GPS模塊采用M12T。該模塊能同時(shí)跟蹤12顆衛(wèi)星，1PPS定時(shí)精度小于20ns。它配有后備電池，在主電源關(guān)閉后數(shù)據(jù)和時(shí)間信息將被保留，這時(shí)下一次初始定位時(shí)間（TTFF）將小于50s。它的冷啟動(dòng)定位時(shí)間(TIFF)小于200s。
     系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面由32位高性能微處理器ARM9負(fù)責(zé)接收GPS模塊時(shí)間、軟件運(yùn)算和部分串行接口，其它的串行接口和所有的對時(shí)脈沖信號均由FPGA輸出，具有很強(qiáng)的靈活性。

GPS北斗雙機(jī)互備時(shí)鐘同步系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)：
1、輸出精度：本系統(tǒng)的GPS模塊的秒脈沖輸出精度小于20ns，考慮到光耦及電平驅(qū)動(dòng)器的延遲，輸出精度小于100ns。所有脈沖輸出信號都是由FPGA實(shí)現(xiàn)的，因此對于各路脈沖信號在線路板上的傳輸延遲都可以通過配置工具進(jìn)行補(bǔ)償，使得輸出信號的精度穩(wěn)定在100ns以內(nèi)。
2、守時(shí)精度：當(dāng)GPS失星后，本系統(tǒng)輸出守時(shí)時(shí)間。內(nèi)部守時(shí)時(shí)鐘源采用高穩(wěn)定恒溫晶體振蕩器，通過頻率跟蹤技術(shù)，使守時(shí)精度達(dá)到200us/天。
3、防雷設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)了三方面的防雷設(shè)計(jì)，一是電源防雷設(shè)計(jì)；二是GPS天線防雷設(shè)計(jì)；三是485串口和差分脈沖信號的接口防雷設(shè)計(jì)。
4、NTP功能：系統(tǒng)提供兩個(gè)獨(dú)立10/100M網(wǎng)口，均具有NTP輸出功能，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的校時(shí)，訪問方式也可采用廣播方式。NTP服務(wù)器端口以及廣播方式的時(shí)間間隔均可以通過配置工具進(jìn)行設(shè)置。
5、遠(yuǎn)程配置和升級：與系統(tǒng)相配套的配置工具，通過以太網(wǎng)可以對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，包括程序更新、修改裝置網(wǎng)絡(luò)配置、在線調(diào)試、配置串口報(bào)文規(guī)約、選擇授時(shí)脈沖信號類型(IRIG-B碼、DCF77或PPS/PPM/PPH脈沖)、擴(kuò)展信號補(bǔ)償（擴(kuò)展板的位置不一樣，延遲不一樣）。每塊擴(kuò)展板都是相互獨(dú)立的，可以根據(jù)不同的需求配置不同的規(guī)約，*擺脫了傳統(tǒng)的GPS同步時(shí)鐘只發(fā)一種對時(shí)規(guī)約，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。
6、在線監(jiān)測：系統(tǒng)的運(yùn)行情況可以通過配置工具進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。GPS接收裝置通過以太網(wǎng)與配置工具相連，就可以遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)的時(shí)間、同步脈沖正常/丟失、同步時(shí)間源有效/無效、當(dāng)前時(shí)間源（GPS/北斗/守時(shí)）、守時(shí)時(shí)長、守時(shí)精度、恒溫晶振的頻率、GPS模塊狀態(tài)、以及各個(gè)擴(kuò)展板的運(yùn)行情況。
7、E1地面同步網(wǎng)接口：E1地面時(shí)間同步網(wǎng)主要是利用現(xiàn)有的2M網(wǎng)絡(luò)，分別在主站和從站高阻跨接本裝置，通過以太網(wǎng)精密時(shí)間協(xié)議IEEE1588實(shí)現(xiàn)從站與主站的時(shí)鐘同步。正常情況下，系統(tǒng)輸出GPS北斗時(shí)間；當(dāng)GPS北斗失星以后，系統(tǒng)輸出地面同步網(wǎng)的時(shí)間，預(yù)計(jì)同步精度達(dá)到5us。

8、裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護(hù)方便，同時(shí)為將來電廠/變電站改造擴(kuò)建時(shí)增加或更改對時(shí)信號接口提供了方便。

技術(shù)指標(biāo)

1、GPS接收器

接收頻率：1575.42MHz（L1信號）。

接收靈敏度：捕獲<-130dBm，跟蹤<-133dBm。

同時(shí)跟蹤：正常狀態(tài)下可同時(shí)跟蹤8～12顆GPS衛(wèi)星；

          裝置冷起動(dòng)時(shí)不小于4顆衛(wèi)星；

          裝置熱起動(dòng)時(shí)不小于1顆衛(wèi)星。

捕獲時(shí)間：裝置冷起動(dòng)時(shí)小于5min，裝置熱起動(dòng)時(shí)小于1min。

內(nèi)部電池：電池類型：鋰電池；

          電池壽命：≮25000h。

2、平均*間隔時(shí)間(MTBF)≥70000小時(shí)；平均維修時(shí)間（MTTR）：一般不大于30分。正常使用條件下無須維護(hù)。

3、輸出時(shí)間與協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）時(shí)間同步準(zhǔn)確度：≤0.1μS。

4、時(shí)間保持單元守時(shí)精度：時(shí)間保持單元晶體振蕩器選用OCXO，守時(shí)精度優(yōu)于7*10-9(0.42μS/min)。

5、抗干擾

    在雷擊過電壓、一次回路操作、開關(guān)場故障、二次回路操作及其它強(qiáng)干擾作用下，裝置不誤動(dòng)作。

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