变电站自动化系统时钟同步技术

3、几种不同的信息编码
①1PPS ②1PPM 硬对时，相对对时，无时标，起始位对齐。 ③报文 ④IRIG-B ⑤DCF77 软对时，绝对对时，有时标，有误差。
天线架设 将天线的蘑菇头拧在天线支架上，将支 架固定在视野尽可能开阔的地方，以 便接收到尽可能多的GPS卫星，否则 将影响机器的授时精度。
2.规约2 接口标准：RS232或RS422/RS485 通讯速率；4800b/s 数据位：8位(数据为压缩BCD码，字符为ASCⅡ码) 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无 输出报文格式： <B>HHMMSSYYM1M1DD<F>FFF1F1F2F2<C>H2H2 M2M2S2S2<CR>
3.规约3(IRIG—B) 数据格式：秒、分、时，一年中的第n天，每秒发送一 次，内含100个脉冲。分直流码和交流码两种。 4.规约4(DCF77) 数据格式：分、时、星期、月、年，以BCD方式编码， 每分钟组装完成整个报文信息，以TTY或RS232方式输 出。
SZ-4U型 1.结构 尺寸为482.6mm（宽）×177.8mm（高） ×320mm（深）标准4U工业机箱 2.功能 SZ-4U是在SZ-2的基础上将1PPS、1PPM信号以 16路为模扩展为16～64路同步信号输出，以空接 点方式输出。也可将串口信号（报文对时）以16 路为模扩展为16～64路信号输出。如扩展最多64 个RS232口或64路IRIG_B（DC）或64路DCF77。
协调世界时：
相对于以地球自转为基础的世界时来说，原 子时是均匀的计量系统，这对于测量时间间隔非 常重要，但世界时时刻反映了地球在空间的位置， 这也是需要的。为兼顾这两钟需要，引入协调世 界时（UTC）系统。UTC在本质上还是一种原子 时，因为它的秒长规定要和原子时秒长相等，只 是在时刻上，通过人工干预，尽量靠近世界时。
提供时间及装置内部时钟技术 GPS授时装置
具有内部时钟 测控装置
适用装置(系统)
1 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的数字式挂钟。 2 记录与时间有关的信息的装置（系统）：如故障录波器、 事件顺序记录装置、各级能量管理系统和调度自动化系统、 火电厂机组控制系统、水电厂计算机监控系统、变电站计 算机监控（监测）系统、配电网自动化系统、用电负荷管 理系统、通信网监控系统等。 3 有必要记录其动作时间的控制装置（系统）：如微机保护 装置、电网安全自动装置等。 4 有必要记录其作用时间的装置（系统）：如电力市场交易 系统、调度录音电话等。 5 工作原理建立在时间同步基础上的装置（系统）：如雷电 定位系统、功角测量装置、线路故障行波测距装置等。 6 要求在同一时刻记录其采集数据的系统：如电能量计费系 统、电网频率按秒考核系统等。 7 各类信息管理系统MIS。 8 其它要求时间统一的装置。
三、有关SZ系列GPS时钟的基本应用
1、GPS时钟的组成： 天线+主机部分+扩展部分（SZ-2U、SZ-4U） a、天线：G507-3、G507-5，增益和噪音能用 短的不用长的，32、28dbБайду номын сангаас蘑菇头内有增益和 防雷处理，太大自激，发泡电缆天津六0九厂 产。
╌时钟基本上采用GPS卫星时钟授时装置
2、原子时、世界时、协调世界时
原子时以秒为单位，原子时秒长定义为： 铯原子基态的两个超精细能级间在海平面、 零磁场下跃迁辐射9192331770周所持续的 时间，原子时起点定在1958年1月1日0时 (UT)，即规定在这一瞬间，原子时和世界 时重合。 世界时：以平子夜作为0时开始的格林 威治平太阳时就称为世界时。世界时是基 于地球自转的一种时间计量系统。
2.硬对时和同步 方式1:秒或分脉冲同步+软件对时 方式2: IRIG-B码对时同步
优点:准确度达到微秒级 缺点:增加同步电缆
网络时间协议（NTP）简介 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，它可以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），且可由加密确认的方式来防止恶毒的协议 攻击。
（2）P1、P2、P3、P4分别为扩展板，每块板可 扩展16路分、秒脉冲可通过板上的位码开关选择 （3）PW：电源为扩展板提供工作电源，输入为 220VAC/DC
4.背板说明 背板布置示意图如图所示
L
天线 1PPS RS232 RS232 保险
N
地
PW P4 P3 P2 P1
1PPM1PPH RS485 RS485 电源
NTP如何工作 NTP提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这 一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的 时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从 Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。 为防止对时间服务器的恶意破坏，NTP使用了识别 (Authentication)机制，检查来对时的信息是否是真 正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径，以 提供对抗干扰的保护机制。
●
方式1:485串口或现场总线(CANBUS),通 方式2:以太网时间协议(NTP),目前只用
过通信对时报文对时和同步
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于对时 优点:共享自动化系统网络通道 缺点:准确度最高只能达到毫秒级
通讯规约 SZ系列GPS既可以采用报文方式软件对时，又可以采用脉冲方式 硬对时，其中报文方式的通讯规约有五种。 1.规约1 接口标准：RS232或RS422/RS485 通讯速率：4800b/s 数据位：8位(ASCⅡ码) 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无 输出报文格式： 语句1：BJT，YYMMDD，hhmmss， UUUUUU, ±XXXX.XX， HHFFPP， ff.f1f1f1＜CR＞＜LF＞ 语句2：SOE，YYMMDD，hhmmss，UUUUUU＜CR＞＜LF＞ 语句3：ERR, YYMMDD，hhmmss＜CR＞＜LF＞
北京时间既不是原子时，也不是世界时， 而是协调世界时。
3、时间如何计量
时间的单位是秒，时间计量包括时间间 隔和时刻的测定。 时间间隔是指客观物质运动的两个不同 状态之间所经历的时间历程； 时刻是指客观物质在某一种运动状态的 瞬间与时间坐标轴原点之间的时间间隔。
4、时间稳定度
时间既然由原子振荡频率来定义的，因此 频率稳定度和频率准确度便成为时间测量的一 个重要概念。在时频测量中习惯上把不稳定性 称为稳定度。例如：国际原子时的稳定度为 ±3×10-15就是指国际原子时在取样时间内的 不稳定性。
①RS232 ②RS485（差分方式，RS422，挂灯笼方式） ③TTL电平 ④有源无源（24V、110V）
各设备的接口方式
• 串口有RS232和RS485两种方式 • 脉冲有24V有源/无源、220V有源/无源、光隔 输出、差分方式 • IRIGB-B码差分方式输出 • 光纤输入输出均为差分方式 • 冗余系统的切换输出均为差分方式
屋顶
技术指标 1.接收频率：1575.42MHz，可同时跟踪8～12颗GPS 卫星。 2.天线射频灵敏度：-166dbw，天线配带30米馈线。 3.捕获时间：20秒～2分钟 4.1PPS输出 5.1PPM输出 6.1PPH输出 7.电网频率（周波）测量精度：0.001周。 8.安全运行天数：可人工预置或清除。 9.突发事件测量：测量精度1μs，格式为XX年XX月 XX时XX分XX秒XXX毫秒XXX微秒。本机可存储三 组突发事件时刻。
10.工频钟：50Hz市电驱动运行的时钟，开机时与标准钟 同步。 11.钟差：标准钟减去工频钟的差值，同步时差值为零， 精度20毫秒，钟差值的大小反映电网运行的质量。 12.经度、纬度：电网同步钟所在的地理位置。 13.显示：十四位LCD显示，显示内容包括周波数，日期， 时间，安全运行天数，经度，纬度，工频钟面，钟差(标 准钟—工频钟)，突发事件时刻。 14.串行口1，2：输出编码(年月日时分秒)，工频钟时间 (时分秒)，钟差、电网频率（周波数）和突发事件产生的 时刻。 15.串行口3，4：输出时间，日期，电网频率（周波数）， 安全天数信息,工频钟面和钟差，可用于异地显示，每秒 发一次。 16.电源：输入电压范围：交直流220V±10%
判断天线的好坏： 天线防雷，个人观点：价值不大，尽管是有 源天线，有些厂家的防雷器导致信号地、大地 和电源地接在一起。
b、接收机GARMIN 25LV、15L ，主机部分开机 闪两下。 c、扩展部分SZ-TM22、SZ-TM24、 SZ-IRIG-B、SZ-232&485
2、几种不同的接口（硬件接口）
（1）PW为220VAC/DC，或110VDC电源输入接 线端子 （2）P1、P2、P3、P4分别为34芯扁平电缆插座， 用于16～64路信号输出。34芯扁平电缆定义为1， 3，5…31为空接点“+”端或信号输出端2，4， 6…32为空接点“-”端或地。
╌目前采用两种主要的同步技术:
1.软件对时和同步
协调世界时尽量靠近世界时的意思是： 必要时对协调世界时作一整秒的调整（增加1 秒或去掉1秒），使协调世界时和原子时的时刻 之差保持在±0.9秒以内。这一技术措施称为闰 秒（或跳秒），增加1秒为正闰秒，去掉1秒为负 闰秒。是否闰秒，由国际地球自转服务决定。最 近一次闰秒北京时间：2006年1月1日。
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变电站自动化系统 时钟同步技术
一、有关时间的几个基本概念
1、什么是时间? 现在是什么时间？现在离新年还有多长时 间？时间可以有单位、可以使用、度量、有方 向，单向发展的无始无终的直线，科学界无定 义，只能描述成：不依赖于任何其它事物而独 立存在的，无休止地均匀流逝的客体。
2、GLONASS 由前苏联国防部构想的，1993年俄罗斯将GLONASS 交由俄空军负责。GLONASS也分为空间卫星、地面监控 和用户设备3部分。 空间卫星部分由24颗GLONASS卫星组成。21颗工作， 3颗备用。 3、Galileo 在建，仅1颗上天，9颗静止，21颗中轨道卫星或者完 全由30颗MEOC中轨道卫星组成。 4、Beidou（Compass Navigation satellite system） 由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。已发 射4颗北斗导航卫星，时间分别为：2000.10.31， 2000.12.21，2003.05.25，2007.02.03。
二、有关的几个卫星导航系统 1、GPS
即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导 航定位系统，它能够进行高精度的时间传递和高 精度的精密定位。 GPS整个系统由空间部分、地面控制部分和 用户部分组成： ★ GPS空间部分由24颗工作卫星组成。其中21 颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。
★ GPS控制部分:主控站位于美国克罗拉多 (Colorado)的法尔孔(Falcon)空军基地。 ★GPS用户部分由GPS接收机、数据处理软件及 相应的用户设备组成。
3.面板说明 面板布置示意图如图所示
SZ-4U GPS标准时间同步钟
LED1 1PPS ON OFF PW LED2 P1 P2 P3 P4
（1）液晶显示屏1：6位LCD显示器，显示测量的电网
频率（同波数）。格式为：XX.XXXH，单位为赫兹。不 接电网频率（周波）线时，显示年、月、日。格式为： YY.MM.DD。 液晶显示屏2：8位LCD显示器，用于显示接收机的 状态，时间，日期，安全运行天数，经度，纬度，工频 钟时间，钟差及突发事件的时刻。 1PPS指示灯：接收机跟踪时，每秒闪烁一次。
其中：BJT表示北京时间，SOE表示外部事件，ERR表示信号 丢失或接收卫星少于3颗。YY为年，MM为月，DD为日，hh为时， mm为分，ss为秒，UUUUUU为微秒，±表示钟差的符号， XXXX.XX为钟差值(标准钟—工频钟)，单位为秒，HHFFPP分别 为工频钟的时，分，秒。ff为电网频率（周波数）的两位整数部 分，f1f1f1为电网频率（周波数）的三位小数部分。(如年份需要 四位表示，即YYYY，请说明) 正常情况，只发语句1； 有外部事件时，发语句2； 当出现信号丢失或接收的卫星少于3颗时，发告警语句3。语句3中 的YYMMDD，hhmmss，表示失星时的年、月、日、时、分、秒。 串口输出年，月，日，时，分，秒，工频时间，钟差，电网频率 （周波数）和外部事件产生的时刻(准确到微秒)，每秒发送一次， 起始位与标准秒的同步误差小于0.2ms。