解读电力系统中的GPS北斗卫星同步时钟系统

随着电力系统的快速发展,变电站中的各类系统 ：计算机监控系统、水情测报系统、视频监控系统 状态监测系统 生产信息管理系统等，各类装置：继电保护装置、故障录波装置、PMU装置、事件顺序记录SOE功能越来越强大，需要采集、记录的数据量越来越大。如果数据采集、事件记录的时间自己自足，那么时间顺序错位将不可避免，将会对数据分析，故障分析造成极大的困难，北斗卫星同步时钟系统的组建，可提供准确、安全、可靠的全厂时钟源提供统一的时间基准。

卫星同步时钟系统的时间需接收地球轨道卫星的授时，目前国内主要使用的是中国北斗卫星导航系统和美国GPS全球卫星导航系统

北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行的卫星导航系统为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、授时服务的国家重要空间基础设施为首选配置 。

一般主流的卫星时间同步系统由两台主时钟、多台从时钟、信号传输介质组成可以同时接受北斗卫星导航系统及GPS全球定位系统用于被授时设备及系统对时。

BG2000北斗卫星同步时钟系统结构

 

BG2000卫星同步时钟的卫星系统为GPS/北斗双模式接收，该卫星双模接收系统既能够同时接收北斗/GPS双星系统，也能够单独分别接收GPS或者北斗卫星系统。基于最可靠方式，本时钟系统采用了双星模式。双模式同时接收国产北斗卫星系统和美国GPS全球定位系统卫星，使得参与同步定位的卫星数量大幅增加，并且搜星速度快，同步定位精度比单独GPS方式更高，时钟精度更精准。

GPS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，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。

（4）NTP网络对时

Network Time Protocol（NTP）是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等等）做同步化，提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），且可采用加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

RJ45网络接口提供NTP(网络时间规约)对时功能，IP地址可设置。

GPS北斗卫星同步时钟安装

（1）天线的安装

天线的安装很重要

卫星时钟配有一条30或50米长的天线。天线通过BG2000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。

一般安装在屋顶或比较开阔的地方，这样才能保证收到有效的卫星信号，接收天线的安装位置和天气的影响较大，如果天线的安装位置不佳或有遮挡时，会造成一些时间段GPS时间精度有一定误差甚至不定位无法对时。

（2）卫星时钟的安装

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；