CSC-196 电力系统时间同步装置
说明书
CSC-196 电力系统时间同步装置
说明书
编制：吴雅璐校核：胡炯
标准化审查：郑蔚审定：朱启晨
出版号：V2.20
文件代号：0SF.459.057
出版日期：2009年5月
版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司
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重要提示
感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示：
1)本说明书仅适用于CSC-196 (电力系统时间同步装置)。
2)请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定调整、测试和操作。
如有随机资料，请以随机资料为准。
3)为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上
的芯片和器件。
4)请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。
5)装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。
目录
1.概述 (1)
1.1. 装置简介 (1)
1.2. 装置功能 (1)
2.技术参数 (3)
2.1. 主要技术参数 (3)
2.2. 环境条件 (5)
2.3. 电气绝缘性能 (6)
2.4. 机械性能 (6)
2.5. 电磁兼容性 (7)
2.6. 安全性能 (7)
2.7. 告警输出触点容量 (7)
3.装置硬件说明 (8)
3.1. 插件布置方法 (8)
3.2. 电源插件（插件代码D） (8)
3.3. 主信号接收插件（插件代码J） (9)
3.4. 副信号接收插件（插件代码JF） (11)
3.5. 主信号接收插件（插件代码G） (11)
3.6. 副信号接收插件（插件代码GB） (13)
3.7. 串行口报文输出插件（插件代码T） (13)
3.8. 空接点型脉冲输出插件（插件代码P） (14)
3.9. 空接点型信号输出插件（插件代码K） (15)
3.10. 多模光纤输出插件（插件代码F） (16)
3.11. B码输出插件（插件代码B） (17)
3.12. 差分型信号输出插件（插件代码C） (18)
3.13. TTL型输出插件（插件代码L） (19)
3.14. 网络对时插件（插件代码N） (20)
3.15. 交流B码输出插件（插件代码A） (20)
3.16. 单模光纤输出插件（插件代码H） (21)
3.17. 前面板 (22)
4.工程应用 (25)
4.1. 典型时间同步系统简介 (25)
4.2. CSC-196配置方案 (26)
5.现场安装调试及运行维护 (38)
5.1. 天线安装要求 (38)
5.2. 常规初始化设置 (39)
5.3. 北斗信号接收插件的初始化设置 (39)
5.4. 装置运行维护 (40)
6.订货信息 (44)
6.1. 工程订货需求 (44)
6.2. 单台装置配置清单 (45)
6.3. 装置可配置信息代码 (48)
附录A 配置串口使用说明 (49)
A.1 配置串口连接方法 (49)
A.2 配置串口线定义 (50)
A.3 CSC-196装置默认配置 (51)
A.4 串口配置命令 (51)
A.5 工作状态定义和故障处理方法 (64)
附录B 前面板显示装置配置参数 (67)
附录C 网络对时插件配置方法 (68)
附录D 串行口报文输出格式 (72)
附录E IRIG-B标准格式 (74)
附录F 主备式时间同步系统的工作方式 (77)
1.概述
1.1. 装置简介
CSC-196 电力系统同步时钟装置（以下简称装置）是北京四方继保自动化股份有限公司（以下简称四方公司）参照《电力系统的时间同步系统技术规范》研制和生产的时间基准信号输出装置，可为PMU、保护、测控、故障录波器等各种厂站端及调度端设备提供高精度时间同步信号。
图1-1 CSC-196实物图
1.2. 装置功能
1)严格参照《电力系统的时间同步系统技术规范》设计，可灵活构建基本、主从式、主备
式等多种时间同步系统，时钟的工作逻辑和技术参数符合技术规范的要求，输出信号路数可任意扩展。
2)可接收GPS、北斗、IRIG-B(DC)码等多种外部时间基准信号，每台时钟可接入最多4路
时间基准信号，各路输入信号互为冗余热备份，具有极高的运行可靠性。
3)装置核心授时算法基于专利200410009685.2（“北斗一号”卫星导航系统与GPS互备授
时方法及装置），可滤除输入信号秒准时沿的随机误差，当接入多路输入时间信号时，自动识别跟踪最优的输入信号，确保输出信号的时间准确度优于1us，完全满足PMU等装置对于高精度授时信号的要求。
4)可输出对时脉冲、IRIG-B码、串行口时间报文、网络时间报文（SNTP）等多种时间同步
信号。
5)支持光纤、空接点、TTL、RS-422/485、RS-232、以太网等多种时间同步信号接口。
6)采用19英寸2U标准上架式机箱，模块化设计，可根据需要配置各种输入信号接收插件
和时间信号输出插件。
7)主时钟、从时钟均内置高精度晶振，在外部时间基准信号异常的情况下，可以自行维持
时间同步信号输出，在守时保持状态下的时间准确度优于0.92us/min（55us /h）。
8)支持时间补偿功能，可自由设置各路输入信号和输出信号的补偿参数，补偿由于长距
离信号传输引入的误差，确保任意一台主时钟或从时钟的输出信号精度均可达到±1us。
9)支持双电源热备用；所有输出接口均为隔离输出。
10)具备良好的可维护性，前面板简要显示装置工作状态，配置串口可提供装置各路输入和
输出的详细工作状态信息和错误诊断信息，便于迅速准确的定位故障原因；可将输入、输出时间基准信号转至测试端口对外输出。
11)对于闰秒标识的处理方法遵循《电力系统的时间同步系统技术规范》及IEEE
C37.118-2005，可提前获知闰秒信息，并将闰秒预告标志置位，满足PMU装置的要求。
2.技术参数
2.1. 主要技术参数
1)额定电源电压：110V或220V，交直流混用。
2)电源功率消耗：小于35W 。
3)接收器和天线
a)接收器
12个并行通道，可同时跟踪12颗卫星；
接收灵敏度：捕获 < -160 dBW, 跟踪 < -163 dBW；
捕获时间：热起动时 < 50s；
冷起动时 < 100s；
时间准确度：< 500ns
b)接收天线
灵敏度：≤-163 dBW
工作温度范围： - 40℃至＋70 ℃
4)时钟配置方案：
CSC-196通过装配不同的信号接收插件，可以灵活构建基本、主从式、主备式等各种时间同步系统，工程配置方案详见本说明书4.2节。
5)对时脉冲输出
脉冲类型：1PPS、1PPM、1PPH（1PPM和1PPH共用输出端口，一台装置只能输
出其中一种），可编程脉冲（可根据需要配置为1PPS、1PPM 、1PPH）。
◆接口类型：
a)空接点：时间准确度优于3us，接点闭合对应TTL电平的高电平，接点打开对
应TTL电平的低电平，接点由打开到闭合的跳变对应准时沿；
b)820nm多模ST型光纤口：时间准确度优于1us。
c)1310nm单模SC型光纤口：时间准确度优于1us。
d)差分接口：RS422/RS485接口，时间准确度优于1us。
脉冲宽度：105ms。
6)串行口时间报文输出
◆报文格式：支持符合《电力系统时间同步系统规范》的标准格式报文和四方公司自
有格式报文（见附录D）。
◆报文输出时间：可配置为按整秒、整分、整小时输出。
◆输出波特率：可配置为1200，2400，4800，9600，19200 bit/s。
◆接口类型：RS-232、RS-422/485、820nm多模ST型光纤口、1310nm单模SC型光纤
口。
◆报文帧头与秒脉冲（1PPS）的前沿对齐，偏差小于1ms。
7)IRIG-B码输出
IRIG-B（DC）
◆对时码类型：IRIG-B（DC）。
◆参照标准：《电力系统时间同步系统规范》，与IEEE C37.118-2005兼容（见附录E）。
◆接口类型：RS-422/485、TTL、820nm多模ST型光纤口、1310nm单模SC型光纤口。
◆时间准确度：优于1us。
IRIG-B（AC）
◆对时码类型：IRIG-B（AC）。
◆载波频率： 1 kHz；
◆频率抖动：≤载波频率的1％；
◆信号幅值（峰峰值）：高幅值为3 V～12 V可调，典型值为10 V；低幅值符合3 :
1～6 : 1调制比要求，典型调制比为3 : 1；
◆输出阻抗：600Ω，变压器隔离输出；
◆秒准时点的时间准确度：优于20 μs；
◆参照标准：《电力系统时间同步系统规范》，与IEEE C37.118-2005兼容（见附录E）。
8)SNTP网络对时接口输出
◆接口类型：10/100M以太网RJ45接口，不同网口之间物理隔离。
◆时间同步准确度：优于10ms。
9)输出插件配置方法：
基于信号接收插件和电源插件的不同配置方法（参见3.1节），每台装置最多可配置6～8块时间信号输出插件，每块插件支持的最大输出信号路数如下：
a)交流B码输出插件A1：3路（需要交流B码输出时，一台装置中必须且只能配
置一块A1），A2：8路；
b)多模光纤输出插件：4路；
c)单模光纤输出插件：2路；
d)网络对时插件：2路。
e)其它如空接点信号输出、串行口报文输出、差分信号输出、TTL信号输出等均
为8路。
10)光信号与电信号的对应关系：
光纤亮对应电信号高电平，光纤灭对应电信号低电平。
11)信号有效传输距离
a)多模光纤口：<2km；
b)RS232：<15米；
c)RS422/485：<150米；
d)空接点：<150米；
e)以太网RJ45电接口：<100米；
f)TTL：<10米（不推荐在强电磁干扰环境下使用）。
g)交流B码：<1 km；
h)单模光纤口：<20km
12)结构尺寸:标准19英寸2U机架式结构，后插拔方式，长×宽×高＝432mm×294mm×88mm。
安装开孔尺寸如下图示：
图2-1 CSC-196开孔尺寸图
2.2. 环境条件
装置在以下环境条件可持续、正常工作：
1)环境温度：工作环境温度-10℃～＋55℃。运输中短暂的贮存环境温度-25℃～＋
70℃。在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应
能正常工作。
2)相对湿度：5%～95％（装置内部应无凝露，也不结冰）。
3)大气压力：66 kPa～108 kP a。
4)装置使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定
的振动、冲击和碰撞。
2.3. 电气绝缘性能
2.3.1.介质强度
装置能承受GB/T14598.3-1993（eqv IEC60255-5）规定的交流电压为2kV（强电回路）或500V（弱电回路）、频率为50Hz、历时1min的介质强度试验，而无击穿和闪络现象。2.3.2.绝缘电阻
用开路电压为500V的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于100MΩ，符合IEC60255-5：2000的规定。
2.4. 机械性能
2.4.1.振动
振动响应：装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为1级的振动响应试验。
振动耐久：装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为1级的振动耐久试验。
2.4.2.冲击
冲击响应：装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验。
冲击耐久：装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。
2.4.
3.碰撞
装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为1级的碰撞试验。
2.5. 电磁兼容性
2.5.1.静电放电抗扰度
装置能承受GB/T 17626.2-1998中规定的严酷等级为Ⅳ级静电放电试验。
2.5.2.射频电磁场辐射抗扰度
装置能承受GB/T 17626.3-1998中规定的严酷等级为Ⅳ级射频电磁场辐射试验。
2.5.
3.电快速瞬变脉冲群抗扰度
装置能承受GB/T 17626.4-1998中规定的严酷等级为Ⅳ级电快速瞬变脉冲群试验。2.5.4.浪涌（冲击）抗扰度
装置能承受GB/T 17626.5-1998中规定的试验等级为Ⅳ级浪涌（冲击）试验。
2.5.5.工频磁场抗扰度
装置能承受GB/T 17626.8-1998中规定的试验等级为Ⅳ级工频磁场试验。
2.5.6.脉冲磁场抗扰度
装置能承受GB/T 17626.9-1998中规定的试验等级为Ⅳ级脉冲磁场试验。
2.5.7.阻尼振荡磁场抗扰度
装置能承受GB/T 17626.10-1998中规定的试验等级为Ⅳ级阻尼振荡磁场试验。
2.5.8.振荡波抗扰度
装置能承受GB/T 17626.12-1998中规定的严酷等级为Ⅳ级振荡波试验。
2.6. 安全性能
装置符合GB 16836规定的外壳防护等级不低于IP20、安全类别为I类。
2.7. 告警输出触点容量
工作容量：在电压不大于250V，允许长期工作电流3A，允许通过的瞬时冲击容量为62.5VA/30W。断开容量：AC250V（DC30V）/3A。
3. 装置硬件说明
3.1. 插件布置方法
装置插件安装图示如下（机箱后视图），插件装配应符合以下基本原则：
1) 主信号接收插件为必选插件，且必须装配在位置1（最左侧槽位）；
2) 主电源插件为必选插件，且必须装配在位置10（最右侧槽位）；
3) 其余插件均为可选插件；其中副信号接收插件只可选配1块且必须装配在位置2；备电
源插件只可选配1块且必须装配在位置9；其它可选插件可装配在位置2～位置9的任
意槽位，且装配数量任意。
空接点型脉冲输出插件、串行口报文输出插件、光纤输出插件、
B 码输出插件、网络对时插件等
位置10
位置1位置4位置5位置6位置7位置8位置9位置2位置3机箱后视图
图3-1 CSC-196插件布置图
3.2. 电源插件（插件代码D ）
D1 D2
图3-2 电源插件面板示意图
1) 可选插件包括2种，插件代码D1为110V 插件，D2为220V 插件，可支持直流或交流
输入。
2) 主电源插件和备电源插件的硬件完全相同，只是在机箱中装配的位置不同。
3) 端子定义如下：
a)
b)
c)
3.3. 主信号接收插件（插件代码J
）
J1 J2
J5
J6 J7 J8
图3-3 主信号接收插件
J 面板示意图
可选插件包括3种：
J1、J6为GPS 信号接收插件，天线接入BNC 。 J2为多模光纤信号接收插件，接口为820nm 多模
ST 光纤接口，每块接收插件最多可
接入2路时间基准信号，输入信号分为以下两种：
a) IRIG-B(DC)对时码：第1路IRIG-B 2路
IRIG-B 对时码接
2路输入时间基准信号。
b) PPS+
时间报文：PPS PPS 和时
间报文共同组成一路时间信号，所以每块接收插件只能支持1路输入时间基准信
号。
J5为单模光纤信号接收插件，接口为1310nm单模SC光纤接口，每块接收插件只能接收1路时间基准信号。
J2、J5插件上设有输入指示灯，指示灯的亮灭直接体现输入信号状态的变化。
J1、J2、J5插件内部均配置高精度晶振。J6、J7、J8插件内部配置高档进口恒温晶振，可用于对守时精度有更高要求的场合。
TTL接口，通过设置信号接收插件上的跳线，可以选择将输入PPS、输入IRIG-B码、输出PPS、PPM、PPH、输出IRIG-B码等信号转至测试端子输出。
110V/220V强电接点。
USB端子（注意实际为串口，不可与其它USB设备连接），可使用配套调试线与计算机串口相连，利用配置串口可配置装置工作参数，也可查询装置各路输入信号和输出信号的详细工作状态，使用方法详见附录A。
主信号接收插件J的跳线设置方法如下：
3.4. 副信号接收插件（插件代码JF）
JF1 JF2 JF4 JF5
图3-4 副信号接收插件JF面板示意图可选插件包括4种：
JF1为GPS信号接收插件，天线接入
BNC。
JF2为光纤信号接收插件，输入信号接口与J2光纤信号接收插件相同。
JF4为北斗信号接收插件，天线接口为TNC（带螺纹）。
JF5为单模光纤信号接收插件，输入信号接口与J5单模光纤信号接收插件相同。
副信号接收插件JF的跳线设置方法如下：
3.5. 主信号接收插件（插件代码G）
G4 G2 G3
图3-5 主信号接收插件G面板示意图
可选插件包括3种：
G4为GPS信号接收插件，天线接入BNC；
G2为光纤信号接收插件，接口为820nm多模ST光纤接口，每块接收插件最多可接入1路时间基准信号，输入信号分为以下两种：
a)IRIG-B(DC)对时码：IRIG-B
b)PPS+时间报文：PPS
G3为IRIG-B码电信号接收插件，支持一路IRIG-B对时码输入，接口为RS422/RS485
差分接口，B
G2、G3插件上设有输入指示灯，指示灯的亮灭直接体现输入信号状态的变化。
G2、G3、G4插件内部均配置高精度晶振。
TTL接口，通过设置信号接收插件上的跳线，可以选择将装置输出的PPS、PPM、PPH信号转出。
110V/220V强电接点。
USB端子（注意实际为串口，不可与其它USB设备连接），可使用配套调试线与计算机串口相连，利用配置串口可配置装置工作参数，也可查询装置各路输入信号和输出信号的详细工作状态，使用方法详见附录A。
主信号接收插件G的跳线设置方法如下。
主信号接收插件G3转接附板上的跳线设置方法如下：
3.6. 副信号接收插件（插件代码GB ）
GB2
图3-6 副信号接收插件GB2面板示意图
GB2为光纤信号接收插件，输入信号接口与G2光纤信号接收插件相同。
副信号接收插件GB2的跳线设置方法如下：
信号接收插件的具体配置方法详见本说明书
4.2节。
从2008年7月起已开始供货代码为J 、JF 的信号接收插件。
3.7. 串行口报文输出插件（插件代码T ）
图3-9 串行口报文输出插件T1/T2面板示意图
1) 串行口报文输出插件共有两种类型，插件代码为T1、T2，插件挡板印字均为T ，每块
插件可提供8路串行口对时报文输出。区分T1、T2插件的方法：在插件内部的标签上
印有插件图号，6SF.007.119.1为插件T1，6SF.007.119.2为插件T2。
2) 跳线设置方法：
RPS 、RPM 报文的类型、波特率和输出间隔均可通过配置串口设置，详见附录A ，默
认设置为RPS 口输出四方格式的秒报文，RPM 口输出四方格式的分报文。
3) 端子定义：
当输出接口为RS-232时，输出端子“+” 为TXD ，“-”为GND ；普通PC 机9针串
行口的定义为：2-RXD ，5-GND ；因此应将输出端子“+”与PC 机串口第2针连接，输出
端子“-”与PC 机串口第5针连接。
当输出接口为RS-422时，输出端子“+”、“-”分别对应输出差分信号的正负极。
3.8. 空接点型脉冲输出插件（插件代码P ）
图3-7 脉冲输出插件P 面板示意图
1) 插件代码为P ，插件挡板印字为P ，共支持8路空接点型对时脉冲输出，每路输出均可
通过跳线J1分别设定为秒脉冲或分脉冲（时脉冲）输出。
在新工程中，推荐使用插件
K 替代插件P 。
2) 跳线设置方法：J1跳线上印字“CH1～CH8”依次对应8路输出。
3) 输出特性：
a) 静态空接点与TTL 电平信号的对应关系为接点闭合对应TTL 电平的高电平，接点打