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GPS衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)(北斗授時設(shè)備)在通信系統(tǒng)中應(yīng)用
來源:正瑞電子        瀏覽:881         發(fā)布日期:2023-07-06

      衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)提供的精密授時在一個國家的 工業(yè)、國防、通信等領(lǐng)域有著廣泛和重要的應(yīng)用。目前 的衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要有美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)GLONASS、歐洲的伽利略 全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)Galileo以及中國的北斗一號導航定位 系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的衛(wèi)星導航定位系 統(tǒng),可以為中國全境和周邊部分鄰國提供定位、導航、 授時和簡易通訊服務(wù),特別是對于確保中國國防與通信 安全有著重要意義。


一、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)授時原理


      北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供了單向授時和雙向授時兩種授時模式,通過北斗衛(wèi)星的廣播或定位信息使得用戶不斷核準其時鐘鐘差,獲得很高的時鐘精度。

      在單向授時模式下,用戶通過接收北斗廣播電文信 號,自主獲得本地時間與北斗標準時間的鐘差,實現(xiàn)時間同步。

       在雙向授時模式下,用戶需要與地面中心站交互信 息,向地面中心站發(fā)送授時申請信號,中心站收到授時申請后通過衛(wèi)星發(fā)送時標信號給用戶,用戶將接收到的 時標信號返回給中心站。中心站把接收時標信號的時間 與發(fā)射時間相減并除以2,即可獲得中心站到用戶的單向 傳播時延。中心站將該傳播時延值發(fā)送給用戶,用戶便 可根據(jù)接收到的時標信號及單向傳播時延完成用戶本地時間與系統(tǒng)標準時間的同步。

單向授時模式與雙向授時模式的區(qū)別:

      單向授時模式與雙向授時模式的區(qū)別主要在于用戶到中心站傳輸時延的獲取方式。單向授時模式要求用 戶根據(jù)衛(wèi)星及自身位置信息等自主計算傳輸時延,單向授時模式的 授時精度較低,一般為100ns,雙向授時模式授時精度可達到20ns。單向授時模式的優(yōu)點在于不占用衛(wèi)星系統(tǒng)容量,而雙向授時模式由于需要用戶與中心站交互信息,占用了衛(wèi)星系統(tǒng)的一定容量。


二、GPS/北斗衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)的簡介

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       GPS/BG2000衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、本地時鐘系統(tǒng)以及由這3種時鐘系統(tǒng)組合信號變換的輔助光電子系統(tǒng)組成。接收GPS(全球定位系統(tǒng))、北斗衛(wèi)星信號、CDMA信號和遠地傳送來的NTP時間信號以及IRIG-B碼信號獲得時間信息,可根據(jù)客戶不同需求,選擇相應(yīng)的功能的板卡,同步產(chǎn)生IRIG-B碼信號、秒脈沖、分脈沖、串口時間信息信號、網(wǎng)絡(luò)授時接口及報警信息,系統(tǒng)對各種配置信息進行自動保存,是建立時間尺度、實現(xiàn)時間統(tǒng)一同步的實用型電子儀器。

 

三、GPS/北斗衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)在電廠中應(yīng)用


  現(xiàn)行的GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)支持硬對時(脈沖節(jié)點PPS、PPM、PPH)、軟對時(串口報文)、編碼對時(IRIG-B、DCF77)和網(wǎng)絡(luò)NTP對時,滿足國內(nèi)外不同設(shè)備的對時接口要求,變電站內(nèi)微機保護裝置、測控裝置、故障錄波器、自動化系統(tǒng)站控層設(shè)備等均可接入GPS時鐘同步系統(tǒng)。GPS對時接口一般有:RS232串口輸出、RS485串口輸出,非調(diào)制IRIG-B輸出信號,分脈沖1PPM輸出信號,秒脈沖1PPS輸出信號等。綜自變電站中往往有許多不同的新老裝置需要接收時鐘同步信號,其接口類型繁多,在實際的工程應(yīng)用中往往是幾種對時方式結(jié)合在一起使用的,這樣就需要增加硬接點或網(wǎng)絡(luò)對時來統(tǒng)一時間。比如變電站自動化系統(tǒng)中有很多設(shè)備不支持B碼對時,則多采用串行口對時和1PPM脈沖對時相結(jié)合的對時方式,串行口對時將智能設(shè)備的時間基準精確到毫秒級,而1PPM每整分鐘發(fā)一個脈沖作用于智能裝置的時鐘清零線,從而實現(xiàn)時鐘的精確同步。具有B碼對時功能的智能裝置,原則上是不能再接受串行通信報文對時的,否則會出現(xiàn)時間跳變,而比較先進的智能裝置會在通信程序里增加一個判據(jù),當B碼對時功能發(fā)生故障時才接受串行口的對時報文進行對時。

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      電廠的時鐘同步系統(tǒng)由主時鐘、時間信號傳輸通道、時間信號用戶設(shè)備接口(擴展裝置)組成。主時鐘一般設(shè)在電廠的控制中心,包括標準機箱、接收模塊、接收天線、電源模塊、時間信號輸出模塊等,對變電站設(shè)備和間隔層IED設(shè)備(包括智能電能表等)按要求實現(xiàn)GPS對時,并具有時鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳輸校正措施。

 

       為保證GPS衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)的功能、精度和效率,應(yīng)做好日常的保養(yǎng)和維護工作,應(yīng)定時對GPS對時系統(tǒng)各個部件進行檢查,首先應(yīng)檢查裝置顯示面板上的天線信號是否正常,再檢查顯示面板上鎖定的衛(wèi)星數(shù)量(一般應(yīng)大于3),以上兩項正常后再用顯示面板上所顯示的時間與各個對時設(shè)備上所顯示或打印的時間進行比對,以確認對時系統(tǒng)內(nèi)所有參與對時的設(shè)備的對時單元工作正常,定時對系統(tǒng)內(nèi)的各個部件進行巡檢以保證整個系統(tǒng)的可靠性。

       我司的BG2000系列衛(wèi)星同步服務(wù)器配置采用了GPS、北斗同步時鐘系統(tǒng),在電力時鐘系統(tǒng)中,此時統(tǒng)設(shè)備可以很容易地解決傳統(tǒng)同步時鐘系統(tǒng)中的復雜配置問題,可以使電網(wǎng)智能管理系統(tǒng)長期精準、穩(wěn)定、安全的運行。


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