GPS衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)（北斗授時設備）在通信系統(tǒng)中應用

      衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)提供的精密授時在一個國家的 工業(yè)、國防、通信等領域有著廣泛和重要的應用。目前 的衛(wèi)星導航系統(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)星導航系統(tǒng)GLONASS、歐洲的伽利略 全球導航定位系統(tǒng)Galileo以及中國的北斗一號導航定位 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、導航、 授時和簡易通訊服務，特別是對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)授時原理

      北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供了單向授時和雙向授時兩種授時模式，通過北斗衛(wèi)星的廣播或定位信息使得用戶不斷核準其時鐘鐘差，獲得很高的時鐘精度。

      在單向授時模式下，用戶通過接收北斗廣播電文信 號，自主獲得本地時間與北斗標準時間的鐘差，實現(xiàn)時間同步。

       在雙向授時模式下，用戶需要與地面中心站交互信 息，向地面中心站發(fā)送授時申請信號，中心站收到授時申請后通過衛(wèi)星發(fā)送時標信號給用戶，用戶將接收到的 時標信號返回給中心站。中心站把接收時標信號的時間 與發(fā)射時間相減并除以2，即可獲得中心站到用戶的單向 傳播時延。中心站將該傳播時延值發(fā)送給用戶，用戶便 可根據(jù)接收到的時標信號及單向傳播時延完成用戶本地時間與系統(tǒng)標準時間的同步。

單向授時模式與雙向授時模式的區(qū)別：

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

       GPS/BG2000衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、本地時鐘系統(tǒng)以及由這3種時鐘系統(tǒng)組合信號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、CDMA信號和遠地傳送來的NTP時間信號以及IRIG-B碼信號獲得時間信息，可根據(jù)客戶不同需求，選擇相應的功能的板卡，同步產生IRIG-B碼信號、秒脈沖、分脈沖、串口時間信息信號、網絡授時接口及報警信息，系統(tǒng)對各種配置信息進行自動保存，是建立時間尺度、實現(xiàn)時間統(tǒng)一同步的實用型電子儀器。

 

三、GPS/北斗衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)在電廠中應用

　　現(xiàn)行的GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)支持硬對時（脈沖節(jié)點PPS、PPM、PPH）、軟對時（串口報文）、編碼對時（IRIG-B、DCF77）和網絡NTP對時，滿足國內外不同設備的對時接口要求，變電站內微機保護裝置、測控裝置、故障錄波器、自動化系統(tǒng)站控層設備等均可接入GPS時鐘同步系統(tǒng)。GPS對時接口一般有：RS232串口輸出、RS485串口輸出，非調制IRIG-B輸出信號，分脈沖1PPM輸出信號，秒脈沖1PPS輸出信號等。綜自變電站中往往有許多不同的新老裝置需要接收時鐘同步信號，其接口類型繁多，在實際的工程應用中往往是幾種對時方式結合在一起使用的，這樣就需要增加硬接點或網絡對時來統(tǒng)一時間。比如變電站自動化系統(tǒng)中有很多設備不支持B碼對時，則多采用串行口對時和1PPM脈沖對時相結合的對時方式，串行口對時將智能設備的時間基準精確到毫秒級，而1PPM每整分鐘發(fā)一個脈沖作用于智能裝置的時鐘清零線,從而實現(xiàn)時鐘的精確同步。具有B碼對時功能的智能裝置，原則上是不能再接受串行通信報文對時的，否則會出現(xiàn)時間跳變，而比較先進的智能裝置會在通信程序里增加一個判據(jù)，當B碼對時功能發(fā)生故障時才接受串行口的對時報文進行對時。

      電廠的時鐘同步系統(tǒng)由主時鐘、時間信號傳輸通道、時間信號用戶設備接口（擴展裝置）組成。主時鐘一般設在電廠的控制中心，包括標準機箱、接收模塊、接收天線、電源模塊、時間信號輸出模塊等，對變電站設備和間隔層IED設備（包括智能電能表等）按要求實現(xiàn)GPS對時，并具有時鐘同步網絡傳輸校正措施。

 

       為保證GPS衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)的功能、精度和效率，應做好日常的保養(yǎng)和維護工作，應定時對GPS對時系統(tǒng)各個部件進行檢查，首先應檢查裝置顯示面板上的天線信號是否正常，再檢查顯示面板上鎖定的衛(wèi)星數(shù)量（一般應大于3），以上兩項正常后再用顯示面板上所顯示的時間與各個對時設備上所顯示或打印的時間進行比對，以確認對時系統(tǒng)內所有參與對時的設備的對時單元工作正常，定時對系統(tǒng)內的各個部件進行巡檢以保證整個系統(tǒng)的可靠性。

       我司的BG2000系列衛(wèi)星同步服務器配置采用了GPS、北斗同步時鐘系統(tǒng)，在電力時鐘系統(tǒng)中，此時統(tǒng)設備可以很容易地解決傳統(tǒng)同步時鐘系統(tǒng)中的復雜配置問題，可以使電網智能管理系統(tǒng)長期精準、穩(wěn)定、安全的運行。

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