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GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)（北斗授時(shí)設(shè)備）在通信系統(tǒng)中應(yīng)用

      衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)提供的精密授時(shí)在一個(gè)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(dǎo)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(dǎo)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(hào)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)航、 授時(shí)和簡(jiǎn)易通訊服務(wù)，特別是對(duì)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(shí)原理

      北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了單向授時(shí)和雙向授時(shí)兩種授時(shí)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(zhǔn)其時(shí)鐘鐘差，獲得很高的時(shí)鐘精度。

      在單向授時(shí)模式下，用戶通過接收北斗廣播電文信 號(hào)，自主獲得本地時(shí)間與北斗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的鐘差，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。

       在雙向授時(shí)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(shí)申請(qǐng)信號(hào)，中心站收到授時(shí)申請(qǐng)后通過衛(wèi)星發(fā)送時(shí)標(biāo)信號(hào)給用戶，用戶將接收到的 時(shí)標(biāo)信號(hào)返回給中心站。中心站把接收時(shí)標(biāo)信號(hào)的時(shí)間 與發(fā)射時(shí)間相減并除以2，即可獲得中心站到用戶的單向 傳播時(shí)延。中心站將該傳播時(shí)延值發(fā)送給用戶，用戶便 可根據(jù)接收到的時(shí)標(biāo)信號(hào)及單向傳播時(shí)延完成用戶本地時(shí)間與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的同步。

單向授時(shí)模式與雙向授時(shí)模式的區(qū)別：

      單向授時(shí)模式與雙向授時(shí)模式的區(qū)別主要在于用戶到中心站傳輸時(shí)延的獲取方式。單向授時(shí)模式要求用 戶根據(jù)衛(wèi)星及自身位置信息等自主計(jì)算傳輸時(shí)延，單向授時(shí)模式的 授時(shí)精度較低，一般為100ns，雙向授時(shí)模式授時(shí)精度可達(dá)到20ns。單向授時(shí)模式的優(yōu)點(diǎn)在于不占用衛(wèi)星系統(tǒng)容量，而雙向授時(shí)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(shí)鐘同步系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

       GPS/BG2000衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、本地時(shí)鐘系統(tǒng)以及由這3種時(shí)鐘系統(tǒng)組合信號(hào)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(hào)、CDMA信號(hào)和遠(yuǎn)地傳送來的NTP時(shí)間信號(hào)以及IRIG-B碼信號(hào)獲得時(shí)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(hào)、秒脈沖、分脈沖、串口時(shí)間信息信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)授時(shí)接口及報(bào)警信息，系統(tǒng)對(duì)各種配置信息進(jìn)行自動(dòng)保存，是建立時(shí)間尺度、實(shí)現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)一同步的實(shí)用型電子儀器。

 

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

　　現(xiàn)行的GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步系統(tǒng)支持硬對(duì)時(shí)（脈沖節(jié)點(diǎn)PPS、PPM、PPH）、軟對(duì)時(shí)（串口報(bào)文）、編碼對(duì)時(shí)（IRIG-B、DCF77）和網(wǎng)絡(luò)NTP對(duì)時(shí)，滿足國內(nèi)外不同設(shè)備的對(duì)時(shí)接口要求，變電站內(nèi)微機(jī)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波器、自動(dòng)化系統(tǒng)站控層設(shè)備等均可接入GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)。GPS對(duì)時(shí)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(hào)，分脈沖1PPM輸出信號(hào)，秒脈沖1PPS輸出信號(hào)等。綜自變電站中往往有許多不同的新老裝置需要接收時(shí)鐘同步信號(hào)，其接口類型繁多，在實(shí)際的工程應(yīng)用中往往是幾種對(duì)時(shí)方式結(jié)合在一起使用的，這樣就需要增加硬接點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)來統(tǒng)一時(shí)間。比如變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中有很多設(shè)備不支持B碼對(duì)時(shí)，則多采用串行口對(duì)時(shí)和1PPM脈沖對(duì)時(shí)相結(jié)合的對(duì)時(shí)方式，串行口對(duì)時(shí)將智能設(shè)備的時(shí)間基準(zhǔn)精確到毫秒級(jí)，而1PPM每整分鐘發(fā)一個(gè)脈沖作用于智能裝置的時(shí)鐘清零線,從而實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的精確同步。具有B碼對(duì)時(shí)功能的智能裝置，原則上是不能再接受串行通信報(bào)文對(duì)時(shí)的，否則會(huì)出現(xiàn)時(shí)間跳變，而比較先進(jìn)的智能裝置會(huì)在通信程序里增加一個(gè)判據(jù)，當(dāng)B碼對(duì)時(shí)功能發(fā)生故障時(shí)才接受串行口的對(duì)時(shí)報(bào)文進(jìn)行對(duì)時(shí)。

      電廠的時(shí)鐘同步系統(tǒng)由主時(shí)鐘、時(shí)間信號(hào)傳輸通道、時(shí)間信號(hào)用戶設(shè)備接口（擴(kuò)展裝置）組成。主時(shí)鐘一般設(shè)在電廠的控制中心，包括標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、接收模塊、接收天線、電源模塊、時(shí)間信號(hào)輸出模塊等，對(duì)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(shí)現(xiàn)GPS對(duì)時(shí)，并具有時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)傳輸校正措施。

 

       為保證GPS衛(wèi)星同步時(shí)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(hù)工作，應(yīng)定時(shí)對(duì)GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行檢查，首先應(yīng)檢查裝置顯示面板上的天線信號(hào)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(xiàng)正常后再用顯示面板上所顯示的時(shí)間與各個(gè)對(duì)時(shí)設(shè)備上所顯示或打印的時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，以確認(rèn)對(duì)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有參與對(duì)時(shí)的設(shè)備的對(duì)時(shí)單元工作正常，定時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)部件進(jìn)行巡檢以保證整個(gè)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(shí)鐘系統(tǒng)，在電力時(shí)鐘系統(tǒng)中，此時(shí)統(tǒng)設(shè)備可以很容易地解決傳統(tǒng)同步時(shí)鐘系統(tǒng)中的復(fù)雜配置問題，可以使電網(wǎng)智能管理系統(tǒng)長(zhǎng)期精準(zhǔn)、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

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