網路時間同步服務器（2021京準發布）產品介紹

網路時間同步服務器（2021京準發布）產品介紹

安徽京準官微——ahjzsz

1.  裝置的用途及特點

衛星時間同步系統是根據《華東電網統一時鐘系統技術規范》、《上海電網GPS時間同步系統技術原則和運行管理規定》和《電力系統時間同步技術規范》設計的時間同步系統，它由時間同步系統主時鐘和時間同步系統從時鐘組成，可集中或單獨組屏，該系統利用GPS（全球衛星定位系統）、北斗或IRIG-B（DC）碼發送的秒同步信號和時間資訊，向電力系統各種系統和自動化裝置（如調度自動化系統、微機繼電保護裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、遠動裝置、計算機資料交換網、雷電定位系統等）提供精確的時間資訊和時間同步信號，

1.1 用途

衛星時間同步系統主要用途如下：

1、系統結合美國GPS、中國北斗、俄羅斯格羅娜絲等技術特點并考慮了各種涉及國家安全的關聯因素，實作了輸入多源頭(GPS、北斗、格羅娜絲、高精度守時、IRIG-B碼基準等)、輸出多制式（TTL、空接點、IRIG-B、差分、串口、網路、光纖等）、滿足多設備(系統輸出可以任意擴展，可以滿足任何規模、任何方式的時間信號需求)的要求，可為電力、煤炭、軌道交通、石油化工、航道水運、郵電電信及相關領域的系統中需要接收時鐘同步信號的裝置及系統提供高精度、高穩定、高安全，高可靠的時間基準信號，

2、用作各級電力公司（電力局）機關和所屬調度所、發電廠、變電站等單位的掛鐘，

1.2 特點

1、與外同步時鐘信號同步精度高，同步精度優于±0.2μs，

采用多同步源自適應同步技術，同步精度優于±0.2μs，

2、采用冗余結構

支持雙GPS熱備和雙IRIG-B熱備且裝備有高精度守時時鐘，時間同步系統主時鐘可同時接入GPS和1路IRIG-B碼外同步信號，互為備用，時間同步系統從時鐘可同時接入2路IRIG-B碼外同步信號，互為備用，主時鐘和信號擴展裝置都可采用了冗余化裝置，保證了GPS時間同步系統的可靠性和穩定性，

3、模塊化設計，多種輸出介面，使用靈活方便，

可輸出滿足IEEE STD 1344-1995標準的IRIG-B(AC)碼、IRIG-B(DC)碼、以及可定義的時分秒脈沖空接點和時間報文資訊，每12路為一組，2U裝置最多可輸出60路,4U裝置最多可輸出156路，

采用2U或4U 19”標準機箱，可單獨組屏，支持光纖或電纜級連輸入和輸出，為將來衛星時間同步信號的擴展提供了方便，便于維護和管理，

4、雙CPU并行處理時間報文輸出技術

時間報文輸出采用了雙CPU并行處理技術，串口報文發送時刻為秒的準時沿，誤差不大于+0.2ms，

5、高精度脈沖輸出

脈沖輸出采用脈沖大電流發生電路，使光電隔離空接點能輸出高精度的脈沖信號，誤差不大于3μs，

6、高精度守時時鐘

采用倍訓控制守時技術實作高精度守時時鐘，采用OCXO守時精度可達到0.6μs/min，采用TCXO守時精度可達到15μs/min，

7、采用無過沖IRIG-B(AC)碼產生技術，產生高精度的IRIG-B(AC)碼，精度可達5μs，

8、支持NTP（Network Time Protocol,網路時間協議）版本4

9、LCD顯示日期和時間及外同步資訊，具有電網頻率測量功能

10、所有信號輸出口均經過光電隔離，電磁抗干擾達到III級標準，

11、有監視本裝置運行狀態的告警接點輸出，包括電源消失告警、外同步信號消失告警、以及本裝置自檢例外告警，

12、多衛星系統接入以及不同系統間的無縫切換，保證了授時系統的安全性及可靠性，目前支持接入GPS、北斗、格洛納斯等衛星系統，

13、適應更多的組網方式,互備方式、主從方式等，靈活多變的組網模式，適用于雙鐘或多鐘互備、子母鐘等方式，

14、設備運行狀態可通過104規約上傳到調度中心

2.  技術指標

2.1 物理引數

2.1.1 機箱

        時間同步系統主時鐘和時間同步系統從時鐘都采用標準19″機架式機箱，能牢固安裝在配電盤內立柱上，高度為2U或4U，機箱外殼有可靠接地點，

外形尺寸：482.6mm(W)×260mm(L)×89mm(H)（2U）

482.6mm(W)×260mm(L)×178mm(H)（4U）

顏    色：計算機灰 （RAL 7032）或用戶指定，

重    量：5kg

 2U機箱：

4U機箱： 

2.1.2 天線

接收天線和安裝底座配套，

天線尺寸：直徑95（mm）×高度128（mm）

底座尺寸： 90×30（mm）×高度110（mm）

底座安裝方式：陽管螺紋, 內徑24（mm）×高度60（mm），

底座安裝位置：屋頂，可見大部分天空

重量（包括安裝底座）：3 kg

電纜：RG-59 /RG-58型，標準長度30m，或用戶指定，

2.2 環境條件

2.2.1 裝置作業環境

作業溫度：-25℃~ +55℃

儲存溫度：-40℃~ +85℃

濕    度：5％ ~ 95%，不結露

2.2.2 天線作業環境

作業溫度：-40℃~ +80℃

儲存溫度：-45℃~ +90℃

濕    度：100%，結露

2.3 電磁兼容性

裝置在變電站保護室和控制室的電磁場環境下能正常作業，符合“GB/T13926-1992 工業程序測量和控制裝置的電磁兼容性” 中有關規定的要求，達到Ⅳ級標準，

? 絕緣性能： GB/T13926-2002 Ⅳ級

? 抗高頻干擾： GB/T 15153.1-1998 Ⅳ級

? 抗快速瞬變干擾：GB/T 17626.4-1998 Ⅳ級

? 抗靜電放電干擾：GB/T 15153.1-1998 Ⅳ級

? 抗工頻磁場干擾： GB/T 17626.8-1998 Ⅴ級

? 抗脈沖磁場干擾： GB/T 17626.9-1998 Ⅴ級

? 抗阻尼振蕩磁場干擾： GB/T 17626.10-1998 Ⅴ級

? 抗射頻電磁場輻射干擾： GB/T 17626.3-1998 Ⅳ級

? 抗浪涌干擾： GB/T 15153.1-1998 Ⅳ級

2.4 供電電源

GPS時間同步系統采用交直流共用方式供電，

2.4.1 交流電源

額定電壓：單相AC85-265V

頻率：50Hz，允許偏差± 5Hz；

波形：正弦，波形畸變不大于5%，

2.4.2 直流電源

額定電壓：DC100～280V；

紋波系數：≤5%，

防護：防浪涌、輸入濾波

2.4.3 功率消耗

不大于50W，

2.5 平均無故障間隔時間MTBF

正常使用條件下無須維護，

MTBF：在正常使用條件下不小于50000h

2.6 時間信號輸入輸出介面

2.6.1 時間信號接收（輸入）

1）時間同步系統主時鐘

時間同步系統主時鐘有一路GPS介面和1路IRIG-B（DC  RS-422）時碼介面，第一路IRIG-B介面接收另一臺時間同步系統主時鐘發送的信號，也可實作兩路無線加一路有線輸入，實作多時間源輸入，

當時間同步系統主時鐘同時正常接收GPS衛星定時信號和IRIG-B（DC RS-422）時碼時，GPS發送的秒同步信號作為主時鐘的外部時間基準，IRIG-B（DC  RS-422）時碼作為后備，當GPS失步時，第一路IRIG-B（DC）介面接收的時間信號優選作為主時鐘的外部時間基準，

GPS衛星同步時鐘只支持一路GPS介面或一路IRIG-B介面，

2）時間同步系統從時鐘

時間同步系統從時鐘用于當時間同步系統主時鐘輸出的時間同步信號不足時，提供所需的擴充單元以滿足不同使用場合的需要，

時間同步系統從時鐘的時間信號輸入有兩路IRIG-B（DC  RS-422）時碼輸入，當時間同步系統從時鐘只接一路IRIG-B（DC  RS-422）時碼輸入時，該路輸入可以是IRIG-B（DC）輸入1，也可以是IRIG-B（DC）輸入2，

當時間同步系統從時鐘接入兩路IRIG-B（DC）時碼輸入時，以IRIG-B（DC RS-422）輸入1作為該時標擴展裝置的外部時間基準，IRIG-B（DC RS-422）輸入2作為后備，

2.6.2 時間信號輸出

時間同步系統主時鐘、時間同步系統從時鐘能提供下列時間同步信號輸出：

1）1PPS和1PPM脈沖信號（TTL電平）輸出，作為檢測口  

2）可定義的1PPS、1PPM脈沖信號（空接點）或24V有源脈沖輸出

2）可定義的1PPS、1PPM脈沖信號（差分信號，即RS-422電平）     

3）時間日期報文串口（RS－232或RS-422）輸出                                      

4）IRIG-B（DC RS－422）時碼輸出

5）IRIG-B（DC  TTL）時碼輸出

6）IRIG-B(AC)時碼輸出

7）DCF77（空節點）時碼輸出

8）測頻資料輸出

9）NTP網路輸出                                    

    各個輸出之間相互隔離，各種同步信號的數量可根據實際需要組合，每個信號輸出介面只能接入一臺需授時的設備，在共地無要求時，IRIG-B（DC  RS－422）時碼輸出每路可接入8臺需授時的設備，

2.7 標準時鐘裝置核心GPS接收器的指標

2.7.1 GPS接收器的指標

        頻率：1575.42MHz（L1信號）

       接收靈敏度：  <-165 dBW

同時跟蹤：    多至12個衛星

裝置冷起動時，不少于3顆衛星

捕獲時間：    重新捕獲    <2S

裝置熱起動時<15S 

裝置冷起動時<35 S

1PPS精度：   優于200ns(絕對值)

2.7.2內部電池

內部電池為GPS接收模塊的存盤器提供備用電源，

電池型別：鋰電池

電池壽命：不小于25000小時

2.7.3 北斗接收器的指標

A 接收信號

頻率:        2491.75±4.08MHz(譜零點帶寬)

接收信號功率:    C=-157.6dBW(天線口面I支路信號功率)

仰角:        10゜～75゜

    接收載波頻偏:    ≤±500Hz (C=-157.6dBW)

    接收偽碼頻偏:    ≤±0.2Hz (C=-157.6dBW)   

B 天線

接收:         極化方式   右旋圓極化

波束寬度:    E：10°～75°  A：0°～360°

圓極化軸比:      ≤2

電壓駐波比:      ≤1.5：1

C 在－127.6dBm時,接收信號誤碼率：≤1×10^－５

D 接收靈敏度：－127.6dBm

E 定時精度（單向）：≤100ns（1σ）

2.8 輸出信號定時精度指標

2.8.1 時間同步系統主時鐘輸出信號

2.8.2 時間同步系統從時鐘輸出信號

2.9 介面規范

2.9.1 標準串行資料口：單向EIA標準RS-232C（RS-422/485）介面

2.9.1.1時間輸出資料內容和格式

  報文格式1(華東電網規范)

每秒輸出一次（一幀），每一幀中包括與秒脈沖前沿同步的標記，內容如下：

同步標志、幀頭、時、分、秒、日、月、年、校驗位元組、結束標志，均為ASCII字符，

資料傳輸速率： 600，1200，2400，4800，9600和19200bps，用戶可選，預設為9600 bps，

起始位：1位；資料位數： 8位；校驗位：無校驗；停止位：1位，

報文格式如下：

其中，<S>與秒脈沖（PPS）的前沿對齊，裝置收到與GPS信號或其他外同步信號同步則發送字符S，裝置失步就停發字符S，S的ASCII碼為53H；<T>為發送時間資訊的資訊頭，T的ASCII碼為54H；然后依次是小時的十位、個位、分鐘的十位、個位...直到年的個位資訊，分別為0-9的ASCII碼（30H-39H）；校驗位元組是小時的十位、個位、分鐘的十位、個位...直到年的個位資訊逐位元組異或后再非運算的結果（即：異或非校驗）；<A>為發送時間資訊的資訊結尾，A的ASCII碼為41H，

比如：2006年6月15日23時19分47秒，與衛星同步，所發報文為

53H 54H 32H 33H 31H 39H 34H 37H 31H 35H 30H 36H 32H 30H 30H 36H F3H 41H

  報文格式2(廣東電網規范)

報文中必須的時間資訊應采用表1格式，如下要求：

ASCII碼；

資料位： 8位，起始位：1位，校驗位：無校驗，停止位：1位；

報文中必須的時間資訊應采用下表格式，

其中，<S>與秒脈沖（PPS）的前沿對齊，裝置收到衛星信號則發送字符S，裝置失步就停發字符S，S的ASCII碼為53H；<T>為發送時間資訊的資訊頭，T的ASCII碼為54H；然后依次是小時的十位、個位、分鐘的十位、個位……直到年的個位資訊，分別為0-9的ASCII碼（30H-39H）；VV為衛星求解，有效發30H30H，衛星求解無效發3FH3FH；PP為接收到的衛星數量，為0-9的ASCII碼（30H-39H）；校驗位元組是小時的十位、個位、分鐘的十位、個位……直到衛星數量個位資訊逐位元組異或后再非運算的結果（即：異或非校驗）；<A>為發送時間資訊的資訊結尾，A的ASCII碼為41H，

 報文發送時間方式：每秒輸出一次（幀），

  報文格式3(國家電網規范)

報文中必須的時間資訊應采用表1格式，如下要求：

ASCII碼；

資料位： 8位，起始位：1位，校驗位：偶校驗，停止位：1位；

表1 串行口標準時間報文格式

 報文發送時間方式：每秒輸出一次（幀），

  報文格式4(帶頻率資訊的國家電網規范)

報文中必須的時間資訊應采用表2格式，如下要求：

ASCII碼；

資料位： 8位，起始位：1位，校驗位：偶校驗，停止位：1位；

表2 帶頻率描述的串行口時間報文格式

     報文發送時間方式：每秒輸出一次（幀），

2.9.1.2頻率輸出資料內容和格式

通訊速率：9600b/s，

資料位：8位（資料為壓縮BCD碼，字符為ASCⅡ碼）

起始位：1位，停止位：1位，校驗位：無

H  a  時 分 秒 年 年 月  日  D₁D₁  D₂D₂  D₃D₃  D₄D₄   D₅D₅  FF  F₁F₁  F₂F₂ 校驗和  LF

1  2   3  4  5  6  7  8   9   10   11    12   13   14  15   16  17    18    19

共19個位元組，其中有效資料為壓縮BCD碼，其余為ASCⅡ碼，”H””a”這兩個位元組為資料起始標志，

D₁D₁：目前采用的時間源通道號和設備狀態，

00H表示守時，

1AH表示時間源采用1通道GPS，2AH表示時間源采用2通道GPS

1BH表示時間源采用1通道IRIG-B，2BH表示時間源采用2通道IRIG-B

1DH表示時間源采用1通道北斗，2DH表示時間源采用2通道北斗

E0:表示未收到切換模塊資訊

E1:表示未收到守時模塊資訊

E2:表示未收到頻率模塊資訊

E3:表示未收到采集模塊資訊

D₂D₂：第一路時間源通道號，1AH表示1通道為GPS, 1 B H表示1通道為IRIG-B

D₃D₃：00H表示時間源消失或無效，B0H表示時間源有效，03H～12H表示星數

和時間源有效

D₄D₄：第二路時間源通道號，2AH表示2通道為GPS, 2 B H表示2通道為IRIG-B

D₅D₅：00H表示時間源消失或無效，B0H表示時間源有效，03H～12H表示星數

和時間源有效

FF：為周波數的整數部分, 壓縮BCD碼

F₁F₁：為周波數的小數點后第一、第二位小數, 壓縮BCD碼

F₂F₂：為周波數的小數點后第三、第四位小數；壓縮BCD碼

校驗和：時～F₂F₂之間資訊逐位元組異或運算后的結果位元組；

“LF”：換行資料結束標志,0AH， 報文發送時間方式：每秒輸出一次（幀），

 2.9.1.3 1PPS輸出：

1、脈沖寬度： 78ms

2、靜態空接點（光隔離）輸出

l 允許空接點C、E間外接電壓：DC 24V～220V

l 允許空接點C、E間允許電流：I_CE < 100mA

l 準時沿：上升沿，上升時間≤1us

l 上升沿的時間準確度：優于3us

3、TTL電平輸出

l 負載：50Ω

l 驅動：HCMOS

l 準時沿：上升沿，上升時間≤100ns

l 上升沿的時間準確度：優于1us

 2.9.1.4 1PPM脈沖輸出

1、脈沖寬度：78ms

2、靜態空接點（光隔離）輸出

l  允許空接點C、E間外接電壓：DC 24V~220V

l  允許空接點C、E間允許電流： I_CE <100mA

l 準時沿：上升沿，上升時間≤1us

l 上升沿的時間準確度：優于3us

 2.9.1.5 1PPH脈沖輸出

1、脈沖寬度：78ms

2、靜態空接點（光隔離）輸出

l 允許空接點C、E間外接電壓： DC 24V~220V

l  允許空接點C、E間允許電流：ICE < 100mA

l 準時沿：上升沿，上升時間≤1us

l 上升沿的時間準確度：優于3us

 2.9.1.6 IRIG-B（DC）時碼輸出

IRIG-B（DC）時碼按照IEEE Std 1344-1995標準每秒輸出一幀，包含100個碼元，每個碼元10ms，脈沖寬度編碼，2ms寬度表示二進制0、分隔標志或未編碼位， 5ms寬度表示二進制1， 8ms寬度表示整100ms基準標志，

秒準時沿：連續兩個8ms寬度基準標志脈沖的第二個脈沖的前沿，上升沿，

幀結構：

起始標志、秒（個位）、分隔標志、秒（十位）、基準標志、分（個位）、分隔標志、分（十位）、基準標志、時（個位）、分隔標志、時（十位）、基準標志、自當年元旦開始的天（個位）、分隔標志、天（十位）、基準標志、天（百位）、分隔標志、未編碼位、基準標志、年（個位）、分隔標志、年（十位）、基準標志（前面各數均為BCD碼）、未編碼位、分隔標志、未編碼位、基準標志、時間質量標志、校驗位、未編碼位、基準標志、SBS、基準標志、SBS、結束標志，

 2.9.1.7 調幅IRIG-B(AC)格式

載波頻率：1kHz

信號幅度：高：6.0~10.0V；低：符合2：1~6：1調制比要求，預設為3：1，無負載，

       輸出阻抗：600Ω，變壓器隔離輸出，

2.9.1.8 RJ45 網路輸出

時間準確度：城域網，10ms~100ms

局域網，200us~10ms（典型值）

? 輸出介面： RJ45 物理連接器

? 網路型別： 以太網10/100M 自適應

? 輸出型別： NTP、SNTP、FTP、TCP/IP和系統作業狀態等

2.10 告警信號

失電告警繼電器可直接上光字牌，

節點允許外接電壓：DC 220V/110V/24V，

節點允許流過電流：1A，

2.11 衛星失步時內部守時鐘的穩定度

內置恒溫晶振，當不跟蹤衛星時，輸出脈沖前沿偏差不大于0.6μs/min，

2.12 參考標準

??GJB2242-1994 時統設備通用規范

??GJB2991-1997 B時間碼介面終端

??GB/T15527-1995 船用全球定位系統（GPS）接收通用技術條件

??GB11014-1990 平衡電壓數字介面電路的電氣特性

??GB/T6107-2000 使用串行二進制資料交換的資料終端設備和資料電路終接

設備之間的介面

??GB/T14429-1993 遠動設備和系統術語

??GB/T16435-1996 遠動設備和系統介面

??GB/T17463-1998 遠動設備和系統性能要求

??GB/T13926-2002 工業程序測量和控制裝置的電磁兼容性

??IEC 870-5-5 6.7 節基本應用功能時間同步

??IEC 870-5-103 7.4.2 節時間同步

DL/T 1100.1-2009 中國電力行業標準《電力系統的時間同步系統》

??HD/01-2002 《華東電網時間同步系統技術規范》

Q/GD001.1154.3-2005《廣東電網變電站GPS時間同步系統技術規范》

??《上海電力時間同步系統技術規范》

3.  衛星時間同步系統組成和模塊介紹

3.1衛星時間同步系統組成

GPS時間同步系統利用GPS（全球衛星定位系統）或IRIG－B（DC碼）發送的秒同步信號和時間資訊，同時本身裝備高精度的守時時鐘，使系統不受地域限制并以一定的精度與UTC同步運行，

GPS時間同步系統由時間同步系統主時鐘和時間同步系統從時鐘組成，可集中或單獨組屏，集中組屏如圖3.1所示:

圖3.1 GPS時間同步系統組屏示意圖

當用于500kV/220kV變電站時其典型結構框圖如圖3.2所示：

圖3.2 GPS時間同步系統典型結構框圖

3.2 裝置的結構和模塊介紹

衛星時間同步系統由時間同步系統主時鐘和時間同步系統從時鐘組成，系統采用模塊化設計，時間同步系統主時鐘和時間同步系統從時鐘都由CPU模塊、接收模塊、電源模塊、LED顯示幕和和輸出介面模塊組成，輸出介面模塊包括：

1）時間報文輸出模塊

2）脈沖輸出模塊

3）IRIG-B(DC)時碼輸出模塊

4）IRIG-B(AM)時碼輸出模塊

5）DCF77時碼輸出模塊

6）測頻資料輸出模塊

7）NTP網路輸出模塊

其中介面模塊可按實際需要組合，2U裝置最多支持5塊輸出介面模塊，4U裝置最多支持13塊輸出介面模塊，每塊模塊有12路信號輸出，

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