電力系統(tǒng)GPS衛(wèi)星時鐘綜合對時說明

1、1、綜述GPS2U衛(wèi)星時鐘接收美國GPS(全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星發(fā)送的時間信號,向電力系統(tǒng)各種自動化裝置(如故障濾波器、微機保護裝置、RTU、各種微機監(jiān)控系統(tǒng)、事件記錄儀等)提供精確的時鐘同步信號，能夠統(tǒng)一發(fā)電廠、變電站、調(diào)度所的時間基準(zhǔn)，可以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后,為分析故障的情況及開關(guān)動作的先后次序提供有力的依據(jù)。GPS2U衛(wèi)星時鐘的特點有：1) 采用對值班工作人員透明化設(shè)計，時間顯示、衛(wèi)星通道狀態(tài)、工作狀態(tài)的指示一目了然。2) Easy控制技術(shù)設(shè)計，232-422轉(zhuǎn)換、波特率調(diào)整方便。3) 多種對時規(guī)約，可由用戶要求指定。4) 精美標(biāo)準(zhǔn)19”2U架裝式機箱，適合柜式安裝。5) 時間精度高，最高

2、精度達(dá)500nS。6) 衛(wèi)星信號接收，不受電廠、變電站的地理狀況的限制。7) 對自動化裝置有多種對時方式（見附錄A），可靈活配置。8) 裝置的所有時鐘信號輸出均經(jīng)過光電隔離，抗干擾能力強。2、GPS2U型衛(wèi)星時鐘2-1 GPS2U型衛(wèi)星時鐘的構(gòu)成GPS2U衛(wèi)星時鐘采用了2U標(biāo)準(zhǔn)19”架裝式機箱,具體安裝尺寸如圖1所示。其中,裝入寬度:449mm；裝入高度:89mm；帶安裝耳總寬度:482.6mm。深度:272mm；安裝孔寬度:465mm；安裝孔高度:76.2mm。圖1 GPS2U衛(wèi)星時鐘外形圖2-1-1.GPS2U衛(wèi)星時鐘的前面板圖2 前面板示意圖a.時間顯示區(qū)在開機狀態(tài)下，LED數(shù)碼管顯示北

3、京時間。按下“時間日期”轉(zhuǎn)換按鍵，LED數(shù)碼管會顯示當(dāng)日日期。松開按鍵，則恢復(fù)為時間顯示。b.衛(wèi)星狀態(tài)顯示區(qū)衛(wèi)星狀態(tài)顯示有“衛(wèi)星通道”顯示和跟蹤狀態(tài)兩組?！靶l(wèi)星通道”顯示當(dāng)前衛(wèi)星時鐘跟蹤的GPS衛(wèi)星數(shù)目,GPS2U最多可同時跟蹤12顆衛(wèi)星。跟蹤狀態(tài)有兩個指示燈“搜索”和“鎖定”。當(dāng)衛(wèi)星時鐘正在搜索GPS衛(wèi)星時，搜索燈會閃爍；當(dāng)捕獲到足夠數(shù)量的衛(wèi)星并定位鎖定時，“鎖定”指示燈亮，同時“搜索”燈熄滅。此時衛(wèi)星時鐘輸出時間為標(biāo)準(zhǔn)北京時間。通過這部分的顯示、指示情況，可以了解到GPS2U的搜索狀態(tài)，若長時間不能鎖定衛(wèi)星，則應(yīng)檢查天線情況。c.輸出信號指示區(qū)輸出信號有串行通信發(fā)送指示(“COM A”、“

4、COM B”)和脈沖信號發(fā)送指示“PPS”、“PPM”、“PPH”。當(dāng)指示燈亮?xí)r，后面板上對應(yīng)的信號輸出端口輸出對時信號（見2-1-2 e“后面板”）。d.電源開關(guān)及指示區(qū)電源指示燈在前面板右側(cè)電源開關(guān)上方，指示燈亮，表示衛(wèi)星時鐘電源正常。2-1-2 .GPS2U衛(wèi)星時鐘的后面板GPS2U衛(wèi)星時鐘的后面板如圖3所示圖3 GPS2U衛(wèi)星時鐘的后面板a. 保險絲座: 內(nèi)裝1A保險絲管b. 秒脈沖輸出端子: 使用壓線接入方式。左側(cè)標(biāo)有“- +”的輸出端子，為TTL電平的秒脈沖或IRIG-B輸出方式（因型號不同而異），其余為3對PPS空接點輸出。該3對端子是光耦的二次側(cè)，在后面板上表示為“ ”，箭頭側(cè)

5、為光耦的E極。內(nèi)部接線如圖4所示。圖4 輸出端子內(nèi)部接線結(jié)構(gòu)接點容量：空接點C、E間外接電壓： VCE< 30V空接點C、E間允許電流： ICE< 50mA可據(jù)用戶要求定做其他容量值的輸出端子（如110V）。對時脈沖信號如圖5所示，脈寬100ms。圖5 脈沖波形c. 分脈沖輸出端子:空接點輸出，4個PPM，其余同b項說明。d. 時脈沖輸出端子:空接點輸出，4個PPH，其余同b項說明。后面板上的端子排b、c、d可據(jù)用戶需求在出廠前設(shè)定為指定脈沖輸出形式。（見隨機的附件袋內(nèi)的附加說明）e. 串行口對時輸出端子COM A：COM A端子有上下排列的兩組同樣輸出的端口（可與COM B分別輸

6、出不同規(guī)約的對時信息）。用戶可以通過“422/232”轉(zhuǎn)換撥動開關(guān)來自行設(shè)置成RS232或RS422/485輸出。當(dāng)被設(shè)置成RS232輸出時，DB9針插座引腳定義如圖6(a)；當(dāng)被設(shè)置成RS422輸出時，DB9針插座引腳定義為如圖6(b)。 a b圖6 串行口輸出插座引腳定義串行口對時報文如下:<01H>YYYYMMDDHHMMSS<A/V><,><N/S>ddmm<.>mmmm<,><E/W>dddmm<.>mmmm<CR><LF>報文為ASCII碼輸出,其中含義依次為:&

7、lt;01H> 幀頭,報文開始YYYY 四位年信息MM 二位當(dāng)前月數(shù)值,十位為0時仍被傳輸。DD 二位當(dāng)前日數(shù)值,十位為0時仍被傳輸。HH 二位當(dāng)前時數(shù)值,十位為0時仍被傳輸。MM 二位當(dāng)前分?jǐn)?shù)值,十位為0時仍被傳輸。SS 二位當(dāng)前秒數(shù)值,十位為0時仍被傳輸。<A/V> A:表示已鎖定衛(wèi)星,該時間幀數(shù)據(jù)已被同步，有效。 V:表示未鎖定衛(wèi)星,該幀時鐘數(shù)據(jù)為裝置內(nèi)部時鐘。<,> 分割符<N/S> N:北緯； S:南緯ddmm 緯度的度值和分度值<.> 小數(shù)點mmmm 分度小數(shù)值<E/W> E:東經(jīng) W:西經(jīng)dddmm<.>

8、;mmmm 經(jīng)度度值、分度值及分度小數(shù)值，同上。<CR><LF> 回車、換行，時間幀結(jié)束。該報文輸出的數(shù)據(jù)格式為: 1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗。波特率調(diào)整見g項。報文格式可據(jù)用戶要求在出廠前改動，以滿足對時要求。f. RS232/RS422電平轉(zhuǎn)換開關(guān):當(dāng)撥至RS232或RS422側(cè)時,對應(yīng)的一組串口（COM A或COM B）中的兩個端口均變?yōu)镽S232或RS422/RS485電平輸出。g. 串行口對時輸出端子COM B：同COM Ah. 電源輸入端子:接入AC/DC 220Vi. 波特率調(diào)整端子:左右各兩列端子分別調(diào)整COMA、COMB的通信波特率，如

9、圖7。圖7 波特率調(diào)整端子該端子的上方為對應(yīng)的調(diào)整位置表如j項：j. 對應(yīng)的波特率調(diào)整表COM A、COM B的波特率可分別調(diào)整如下：ON ON 1200ON OFF 2400OFF ON 4800OFF OFF 9600k. 天線輸入端子：BNC插座，直接將天線接入。2-2 GPS2U型衛(wèi)星時鐘的原理GPS2U型衛(wèi)星時鐘的原理框圖如圖8所示：圖8 GPS2U衛(wèi)星時鐘原理由GPS衛(wèi)星發(fā)送的擴頻信號經(jīng)由天線及天線內(nèi)部的低噪聲放大器（LNA）放大，送至衛(wèi)星接收板，再經(jīng)接收板解碼，將時間和位置信息送到主機板，由主機板處理后產(chǎn)生不同的對時信號，通過光電耦合器隔離，從后面板端子上輸出。同時送至前面板顯示

10、時間、狀態(tài)和輸出信號。2-3 GPS2U型衛(wèi)星時鐘的技術(shù)指標(biāo)2-3-1環(huán)境要求1)工作溫度: 0 +40 2)貯存溫度: -40 +50 2-3-2電氣要求1)電 源: 交流220V±10% 47HZ 63HZ 或直流 176V260V2)功 耗: 不大于 50W2-3-3.性能指標(biāo)1)捕獲衛(wèi)星（鎖定）時間: - 熱開機（瞬間掉電） 15秒。 - 冷開機（位置未變的重開機） 45秒。 - 位置改變后重開機 2分鐘。 - 本地首次開機 5分鐘。2)位置精度: ±0.13)時間精度: ±500nS 3、GPS2U衛(wèi)星時鐘的安裝3-1. 天線的安裝衛(wèi)星時鐘配有一條30米

11、長的天線。天線通過GPS2U衛(wèi)星時鐘后面板的天線端子供電和接收信號。天線設(shè)計成易于安裝的形式，有源天線頭被密封在直徑約90mm高約50mm的塑料體內(nèi)。天線頭要求安裝在視野開闊的地方，以使衛(wèi)星時鐘接收最多數(shù)量的衛(wèi)星信號。3-2. 衛(wèi)星時鐘的安裝 GPS2U衛(wèi)星時鐘為2U 19英寸架裝式結(jié)構(gòu),易于安裝于標(biāo)準(zhǔn)機柜內(nèi)。安裝時，應(yīng)先從附件帶內(nèi)取出安裝耳和螺釘，固定于衛(wèi)星時鐘前面兩側(cè)，從機柜的前面將衛(wèi)星時鐘插入，然后用螺釘固定。應(yīng)盡量安裝在靠近使用時鐘信號的裝置處；在多個裝置使用時鐘信號時，裝置的安裝位置選擇原則應(yīng)盡量減少電纜線的長度。后面板的接線應(yīng)注意與端子的對應(yīng)，以免誤接，造成不能對時；在使用串行口對

12、時方式時，應(yīng)注意后面板的撥動開關(guān)的位置是否在對應(yīng)的RS232或RS422處，并應(yīng)調(diào)整對應(yīng)端口的波特率。在使用RS422方式時，應(yīng)注意DB9插座2、3腳是否接反。附錄 AGPS時鐘對時方式由于電廠、變電站大多采用不同廠家的微機自動化設(shè)備，因此各個設(shè)備的對時方式也各不相同。主要有：1)、脈沖對時方式：脈沖對時方式多使用空接點接入方式（見第4頁），有秒脈沖（PPS）-GPS時鐘1秒鐘對設(shè)備對時一次分脈沖（PPM）-GPS時鐘1分鐘對設(shè)備對時一次時脈沖（PPH）-GPS時鐘1小時對設(shè)備對時一次常用的為分脈沖對時方式。2）、串行口對時方式被對時設(shè)備（如微機故障錄波及監(jiān)控設(shè)備等）通過GPS時鐘的串行口，接

13、收時鐘信息，來矯正其自身的時鐘。串行口對時方式分為RS232（用于近距離）和RS422/485（用于遠(yuǎn)距離）兩種。使用該方式時應(yīng)注意調(diào)整GPS時鐘的波特率（見第6頁），使之與被對時設(shè)備的波特率相同。3）、IRIG-B時鐘碼對時方式IRIG-B是專為時鐘傳輸而制定的時鐘碼標(biāo)準(zhǔn)。每秒鐘輸出一幀含有秒、分、時、當(dāng)前日期及年份的時鐘信息。其對時較為精確。IRIG-B又可分為解調(diào)制的電平方式和調(diào)制方式兩類。解調(diào)致的電平方式中按照應(yīng)用情況可分為：TTL電平、232電平、422電平等幾種。調(diào)制方式有1KHz正弦調(diào)制方式。附錄 BGPS2U衛(wèi)星時鐘的簡單故障處理1、開機，電源指示燈不亮：用萬用表檢查電源輸入端

14、子是否有符合要求的電壓否，調(diào)整電壓 檢查電源輸入連線是否接好否，重新接好 檢查保險絲管是否壞掉是，更換保險絲管2、開機后，長時間顯示的數(shù)字不變動：關(guān)機，打開機箱，檢查各插件是否松動是，重新插牢3、開機后，長時間不能鎖定（鎖定燈滅，搜索燈閃爍）：檢查天線頭視野是否開闊否，重新選址放置天線 檢查天線輸入端子是否接觸良好否，重新擰緊 前面板的衛(wèi)星通道顯示是否始終不變是，表明未接收到衛(wèi)星信號，打開機箱檢查天線、饋線是否松動 用萬用表檢查天線芯線與外皮間的電阻，是否開路或正反向電阻均較大（幾百K以上）開路或較大，需更換天線4、通過串口COM A、COM B對設(shè)備不能對時：檢查前面板COM A、COM B

15、是否閃爍（閃爍則表明在發(fā)送信息）否，關(guān)機，打開機箱，檢查各插頭是否松動 檢查232/422轉(zhuǎn)換開關(guān)是否在所需的位置上否，撥動232/422轉(zhuǎn)換開關(guān)至所需位置上 檢查對應(yīng)串口的波特率撥碼，是否在對應(yīng)波特率的位置上否，調(diào)整波特率撥碼 檢查串口的引腳是否對應(yīng)：當(dāng)使用RS232時，GPS2U端的3腳對應(yīng)設(shè)備的接收端的2腳；當(dāng)使用RS422時，應(yīng)注意2、3腳的對調(diào)否，調(diào)節(jié)引腳 對照GPS2U的說明書（本說明書第6-7頁或附錄C 改動后的對時規(guī)約附加說明）和被同步設(shè)備的對時規(guī)約是否一致否，應(yīng)更換對時規(guī)約，請和我們聯(lián)系 請使用示波器檢查對應(yīng)的發(fā)送引腳是否有波形否，關(guān)機，打開機箱，檢查各插頭是否松動5、通過脈沖端口對設(shè)備不能對時：檢查GPS2U衛(wèi)星時鐘的脈沖端口是否與設(shè)備對時端口對應(yīng)（PPS、PPM、PPH）否，重新接線 檢查被對時設(shè)備是否提供電壓及電壓是否符合端