GPS北斗双机互备时钟同步系统

GPS北斗双机互备时钟同步系统（北斗时钟同步设备,GPS网络时钟,网络时间同步）技术文档

随着电网规模的日益扩大、系统范围和分散控制的发展，全网时间同步变得越来越重要，时间的精度也变得越来越高。由于缺少统一技术要求和配置标准，也缺乏时钟同步和时间精度检测的有效手段，现有时间同步系统配置不尽相同，运行情况也不够稳定，部分时钟设备时间精度不能满足要求。本系统的GPS模块采用M12T。该模块能同时跟踪12颗卫星，1PPS定时精度小于20ns。它配有后备电池，在主电源关闭后数据和时间信息将被保留，这时下一次初始定位时间（TTFF）将小于50s。它的冷启动定位时间(TIFF)小于200s。
     系统硬件设计方面由32位高性能微处理器ARM9负责接收GPS模块时间、软件运算和部分串行接口，其它的串行接口和所有的对时脉冲信号均由FPGA输出，具有很强的灵活性。

GPS北斗双机互备时钟同步系统技术特点：
1、输出精度：本系统的GPS模块的秒脉冲输出精度小于20ns，考虑到光耦及电平驱动器的延迟，输出精度小于100ns。所有脉冲输出信号都是由FPGA实现的，因此对于各路脉冲信号在线路板上的传输延迟都可以通过配置工具进行补偿，使得输出信号的精度稳定在100ns以内。
2、守时精度：当GPS失星后，本系统输出守时时间。内部守时时钟源采用高稳定恒温晶体振荡器，通过频率跟踪技术，使守时精度达到200us/天。
3、防雷设计：实现了三方面的防雷设计，一是电源防雷设计；二是GPS天线防雷设计；三是485串口和差分脉冲信号的接口防雷设计。
4、NTP功能：系统提供两个独立10/100M网口，均具有NTP输出功能，可同时实现两个独立网络的校时，访问方式也可采用广播方式。NTP服务器端口以及广播方式的时间间隔均可以通过配置工具进行设置。
5、远程配置和升级：与系统相配套的配置工具，通过以太网可以对系统进行远程配置，包括程序更新、修改装置网络配置、在线调试、配置串口报文规约、选择授时脉冲信号类型(IRIG-B码、DCF77或PPS/PPM/PPH脉冲)、扩展信号补偿（扩展板的位置不一样，延迟不一样）。每块扩展板都是相互独立的，可以根据不同的需求配置不同的规约，*摆脱了传统的GPS同步时钟只发一种对时规约，增强了系统的适应性。
6、在线监测：系统的运行情况可以通过配置工具进行远程在线监测。GPS接收装置通过以太网与配置工具相连，就可以远程查询系统的时间、同步脉冲正常/丢失、同步时间源有效/无效、当前时间源（GPS/北斗/守时）、守时时长、守时精度、恒温晶振的频率、GPS模块状态、以及各个扩展板的运行情况。
7、E1地面同步网接口：E1地面时间同步网主要是利用现有的2M网络，分别在主站和从站高阻跨接本装置，通过以太网精密时间协议IEEE1588实现从站与主站的时钟同步。正常情况下，系统输出GPS北斗时间；当GPS北斗失星以后，系统输出地面同步网的时间，预计同步精度达到5us。

8、装置采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活，维护方便，同时为将来电厂/变电站改造扩建时增加或更改对时信号接口提供了方便。

技术指标

1、GPS接收器

接收频率：1575.42MHz（L1信号）。

接收灵敏度：捕获〈-130dBm，跟踪〈-133dBm。

同时跟踪：正常状态下可同时跟踪8～12颗GPS卫星；

          装置冷起动时不小于4颗卫星；

          装置热起动时不小于1颗卫星。

捕获时间：装置冷起动时小于5min，装置热起动时小于1min。

内部电池：电池类型：锂电池；

          电池寿命：≮25000h。

2、平均*间隔时间(MTBF)≥70000小时；平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分。正常使用条件下无须维护。

3、输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：≤0.1μS。

4、时间保持单元守时精度：时间保持单元晶体振荡器选用OCXO，守时精度优于7*10-9(0.42μS/min)。

5、抗干扰

    在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不误动作。

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