HY-8000 卫星时间同步系统
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烟台远大恒宇科技有限公司
目录
1.装置的用途及特点 (1)
1.1 用途 (1)
1.2 特点 (1)
2.技术指标 (3)
2.1 物理参数 (3)
2.2 环境条件 (4)
2.3 电磁兼容性 (4)
2.4 供电电源 (5)
2.5 平均无故障间隔时间MTBF (5)
2.6 时间信号输入输出接口 (6)
2.7 标准时钟装置核心GPS接收器的指标 (7)
2.8 输出信号定时精度指标 (8)
2.9 接口规范 (9)
2.10 告警信号 (13)
2.11 卫星失步时内部守时钟精度的稳定度 (13)
2.12 引用标准 (14)
3.HY-8000 GPS时间同步系统组成和模块介绍 (15)
3.1 HY-8000 GPS时间同步系统组成 (15)
3.2 装置的结构和模块介绍 (16)
3.3 工作状态指示 (38)
3.3.1 标准时间同步钟本体指示灯 (38)
3.3.2 GPS卫星同步时钟指示灯 (39)
4.装置的安装及操作说明 (40)
4.1 GPS天线的安装说明 (40)
4.2北斗天线安装说明 (42)
4.3 装置的安装位置 (42)
4.4 投入及运行 (42)
4.5 安装避雷器 (44)
5.装置的故障与维修 (44)
5.1 告警 (44)
5.2 时间信号的保持和切换 (45)
5.3 可维修性 (45)
5.4 安全性 (45)
5.5 装置的维修 (46)
6.附录一、HY-8000系列 GPS时间同步系统选型表 (47)
HY-8000 GPS时间同步系统
1.装置的用途及特点
HY-8000 GPS时间同步系统是根据《华东电网统一时钟系统技术规范》、《广东电网变电站GPS时间同步系统技术规范》和《上海电网GPS时间同步系统技术原则和运行管理规定》设计的时间同步系统，它由标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置组成，可集中或单独组屏。时标信号扩展装置包括脉冲、时间报文、DCF77、B码和NTP扩展模块，扩展装置可根据实际需要组合。该系统利用GPS（全球卫星定位系统）、北斗或IRIG-B（DC）码发送的秒同步信号和时间信息，向电力系统各种系统和自动化装置（如调度自动化系统、微机继电保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、远动装置、计算机数据交换网、雷电定位系统等）提供精确的时间信息和时间同步信号。
1.1 用途
HY-8000 GPS时间同步系统主要用途如下：
1、为电力系统提供标准时间和时间同步信号
2、用作各级电力公司（电力局）机关和所属调度所、发电厂、变电站等单位的
挂钟。
1.2 特点
1、与外同步时钟信号同步精度高，同步精度优于±0.2μs。
采用多同步源自适应同步技术，同步精度优于±0.2μs。
2、采用冗余结构
支持双GPS热备和双IRIG-B热备且装备有高精度守时时钟。标准时间同步钟本体可同时接入GPS和1路IRIG-B码外同步信号，互为备用。时标信号扩展装置可同时接入2路IRIG-B码外同步信号，互为备用。主时钟和信号扩展装置都可采用了冗余化装置，保证了GPS时间同步系统的可靠性和稳定性。
3、模块化设计，多种输出接口，使用灵活方便。
可输出满足IEEE STD 1344-1995标准的IRIG-B(AC)码、IRIG-B(DC)码、可定义的时分秒脉冲空接点、时间报文信息，每12路为一组，可任意组合。2U 装置最多可输出60路,4U装置最多可输出156路。
采用2U或4U 19”标准机箱，可单独组屏，为将来GPS时间同步信号的扩展提供了方便，便于维护和管理。
4、双CPU并行处理时间报文输出技术
时间报文输出采用了双CPU并行处理技术，报文发送时刻为秒的准时沿，误差不大于+0.2ms。
5、高精度脉冲输出
脉冲输出采用脉冲大电流发生电路，使光电隔离空接点能输出高精度的脉冲信号，误差不大于10μs。
6、高精度守时时钟
采用闭环控制守时技术实现高精度守时时钟，守时精度可达到0.9μs/min。
7、采用无过冲IRIG-B(AC)码产生技术，产生高精度的IRIG-B(AC)码，精度可
达5μs。
8、支持光纤或电缆级连输入和输出。
9、信号接收可靠性高，不受电站地域条件的限制。
10、所有信号输出口均经过光电隔离，电磁抗干扰达到III级标准。
11、有监视本装置运行状态的告警接点输出，包括电源消失告警、外同步信号
消失告警、以及本装置自检异常告警。
12、LCD显示日期和时间及外同步信息。
13、具有电网频率测量功能
14、多卫星系统接入以及不同系统间的无缝切换，保证了授时系统的安全性及可靠性。目前支持接入GPS、北斗、格洛纳斯等卫星系统。
15、支持NTP（Network Time Protocol,网络时间协议）版本4
16、适应更多的组网方式,互备方式、主从方式等。灵活多变的组网模式，适用于双钟或多钟互备、子母钟等方式。
2.技术指标
2.1 物理参数
2.1.1 机箱
标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置都采用标准19″机架式机箱，能牢固安装在配电盘内立柱上，高度为2U或4U。机箱外壳有可靠接地点。
外形尺寸：435mm(W)×260mm(L)×89mm(H)（2U）
435mm(W)×260mm(L)×178mm(H)（4U）
颜色：计算机灰（RAL 7032）或用户指定。
重量：5kg
2U机箱：
4U机箱：
2.1.2 天线
接收天线和安装底座配套。
天线尺寸：直径95（mm）×高度128（mm）
底座尺寸：90×30（mm）×高度110（mm）
底座安装方式：阳管螺纹, 内径24（mm）×高度60（mm），
底座安装位置：屋顶，可见大部分天空
重量（包括安装底座）：3 kg
电缆：RG-59 /RG-58型，标准长度30m，或用户指定。
2.2 环境条件
2.2.1 主机工作环境
工作温度：-25℃~ +55℃
储存温度：-40℃~ +85℃
湿度：5％~ 95%，不结露
2.2.2 天线工作环境
工作温度：-40℃~ +80℃
储存温度：-45℃~ +90℃
湿度：100%，结露
2.3 电磁兼容性
装置在变电站保护室和控制室的电磁场环境下能正常工作，符合“GB/T13926-1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性”中有关规定的要求，达到Ⅲ级标准。
绝缘性能：GB/T13926-2002 Ⅲ级
抗高频干扰：GB/T 15153.1-1998 Ⅲ~Ⅳ级
抗快速瞬变干扰：GB/T 17626.4-1998 Ⅲ级
抗静电放电干扰：GB/T 15153.1-1998 Ⅲ级
抗工频磁场干扰：GB/T 17626.8-1998 Ⅴ级
抗脉冲磁场干扰：GB/T 17626.9-1998 Ⅴ级
抗阻尼振荡磁场干扰：GB/T 17626.10-1998 Ⅴ级
抗射频电磁场辐射干扰：GB/T 17626.3-1998 Ⅲ级 抗浪涌干扰：GB/T 15153.1-1998 Ⅲ级
2.4 供电电源
HY-8000 GPS时间同步系统采用交直流共用方式供电。
2.4.1 交流电源
额定电压：单相220V，允许偏差-20% ～+20%；
频率：50Hz，允许偏差±3Hz；
波形：正弦，波形畸变不大于5%。
2.4.2 直流电源
额定电压：220V、110V；
允许偏差：-20% ～+20%；
纹波系数：≤5%。
2.4.3 功率消耗
不大于50W。
2.5 平均无故障间隔时间MTBF
正常使用条件下无须维护。
MTBF：在正常使用条件下不小于50000h
2.6 时间信号输入输出接口
2.6.1 时间信号接收（输入）
1）标准时间同步钟本体
标准时间同步钟本体有一路GPS接口和1路IRIG-B（DC RS-422）时码接口。第一路IRIG-B接口接收另一台标准同步钟发送的信号。
当标准时间同步钟本体同时正常接收GPS卫星定时信号和IRIG-B（DC RS-422）时码时，GPS发送的秒同步信号作为主时钟的外部时间基准，IRIG-B （DC RS-422）时码作为后备。当GPS失步时，第一路IRIG-B（DC）接口接收的时间信号优选作为主时钟的外部时间基准。
GPS卫星同步时钟只支持一路GPS接口或一路IRIG-B接口。
2）时标信号扩展装置
时标信号扩展装置用于当标准时间同步钟本体输出的时间同步信号不足时，提供所需的扩充单元以满足不同使用场合的需要。
时标信号扩展装置的时间信号输入有两路IRIG-B（DC RS-422）时码输入。当时标信号扩展装置只接一路IRIG-B（DC RS-422）时码输入时，该路输入可以是IRIG-B（DC）输入1，也可以是IRIG-B（DC）输入2。
当时标信号扩展装置接入两路IRIG-B（DC）时码输入时，以IRIG-B（DC RS-422）输入1作为该时标扩展装置的外部时间基准，IRIG-B（DC RS-422）输入2作为后备。
2.6.2 时间信号输出
标准时间同步钟本体、时标信号扩展装置能提供下列时间同步信号输出：
1）1PPS和1PPM脉冲信号（TTL电平）输出，作为检测口
2）可定义的1PPS、1PPM脉冲信号（空接点）或24V有源脉冲输出
2）可定义的1PPS、1PPM脉冲信号（差分信号，即RS-422电平）
3）时间日期报文串口（RS－232或RS-422）输出
4）IRIG-B（DC RS－422）时码输出
5）IRIG-B（DC TTL）时码输出
6）IRIG-B(AC)时码输出
7）DCF77（空节点）时码输出
8）测频数据输出
9）NTP网络输出
各个输出之间相互隔离，各种同步信号的数量可根据实际需要组合，每个信号输出接口只能接入一台需授时的设备。在共地无要求时，IRIG-B（DC RS－422）时码输出每路可接入8台需授时的设备。
2.7 标准时钟装置核心GPS接收器的指标
2.7.1 GPS接收器的指标
频率：1575.42MHz（L1信号）
接收灵敏度：<-165 dBW
同时跟踪：多至12个卫星
装置冷起动时，不少于3颗卫星
捕获时间：重新捕获<2S
装置热起动时<15S
装置冷起动时<45 S
1PPS精度：优于200ns(绝对值)
2.7.2内部电池
内部电池为GPS接收模块的存储器提供备用电源。
电池类型：锂电池
电池寿命：不小于25000小时
2.7.3 北斗接收器的指标
A 接收信号
频率: 2491.75±4.08MHz(谱零点带宽)
接收信号功率:C=-157.6dBW(天线口面I支路信号功率)
仰角: 10゜～75゜
接收载波频偏:≤±500Hz (C=-157.6dBW)
接收伪码频偏:≤±0.2Hz (C=-157.6dBW)
B 天线
接收: 极化方式右旋圆极化
波束宽度: E：10°～75° A：0°～360°
圆极化轴比: ≤2
电压驻波比: ≤1.5：1
C 在－127.6dBm时,接收信号误码率：≤1×10－５
D 接收灵敏度：－127.6dBm
E 定时精度（单向）：≤100ns（1σ）
2.8 输出信号定时精度指标
2.8.1 标准时间同步钟本体输出信号
2.8.2 时标信号扩展装置输出信号
2.9 接口规范
2.9.1 标准串行数据口：单向EIA标准RS-232C（RS-422/485）接口
2.9.1.1时间输出数据内容和格式
1(华东电网规范)（默认）
每秒输出一次（一帧），每一帧中包括与秒脉冲前沿同步的标记。内容如下：同步标志、帧头、时、分、秒、日、月、年、校验字节、结束标志，均为ASCII 字符。
数据传输速率：600，1200，2400，4800，9600和19200bps，用户可选，缺省为9600 bps。
起始位：1位
数据位数：8位。
校验位： 无校验。 停止位： 1位。 报文格式如下：
其中，与秒脉冲（PPS ）的前沿对齐，装置收到与GPS 信号或其他外同步信号同步则发送字符S ，装置失步就停发字符S ，S 的ASCII 码为53H ；
比如：2006年6月15日23时19分47秒，与卫星同步，所发报文为 53H 54H 32H 33H 31H 39H 34H 37H 31H 35H 30H 36H 32H 30H 30H 36H F3H 41H
2(广东电网规范)（选配）
报文中必须的时间信息应采用表1格式，如下要求： ASCII 码；
数据位： 8位，起始位：1位，校验位：无校验，停止位：1位； 报文中必须的时间信息应采用下表格式。
其中，与秒脉冲（PPS ）的前沿对齐，装置收到卫星信号则发送字符S ，装
置失步就停发字符S，S的ASCII码为53H；
报文发送时间方式：每秒输出一次（帧）。
2.9.1.2频率输出数据内容和格式
通讯速率：9600b/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
H a 时分秒年年月日D1D1 D2D2 D3D3 D4D4 D5D5FF F1F1 F2F2 校验和LF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
共19个字节。其中有效数据为压缩BCD码，其余为ASCⅡ码，”H””a”这两个字节为数据起始标志。
D1D1：目前采用的时间源通道号和设备状态，
00H表示守时，
1 A H表示1通道GPS,
2AH表示2通道GPS,
1BH表示1通道IRIG-B,
2BH表示2通道IRIG-B
E0:表示未收到切换模块信息
E1:表示未收到守时模块信息
E2:表示未收到频率模块信息
D2D2：第一路时间源通道号，1AH表示1通道GPS, 1 B H表示1通道IRIG-B
D3D3：00H表示时间源消失或无效，B0H表示时间源有效，03H～12H表示星数和时间源有效
D4D4：第二路时间源通道号，2AH表示2通道GPS, 2 B H表示2通道IRIG-B
D5D5：00H表示时间源消失或无效，B0H表示时间源有效，03H～12H表示星数和时间源有效
FF：为周波数的整数部分,压缩BCD码
F1F1：为周波数的小数点后第一、第二位小数, 压缩BCD码
F2F2：为周波数的小数点后第三、第四位小数；压缩BCD码
校验和：时～F
2F
2
之间信息逐字节异或运算后的结果字节；
“LF”：换行数据结束标志,0AH。报文发送时间方式：每秒输出一次（帧）。
2.9.1.3 1PPS输出：
1、脉冲宽度：78ms
2、静态空接点（光隔离）输出
●允许空接点C、E间外接电压：DC 24V～220V
●允许空接点C、E间允许电流：I CE < 100mA
3、TTL电平输出
●负载：50Ω
●驱动：HCMOS
2.9.1.4 1PPM脉冲输出
1、脉冲宽度：78ms
2、静态空接点（光隔离）输出
●允许空接点C、E间外接电压：DC 24V~220V
●允许空接点C、E间允许电流：I CE <100mA
2.9.1.5 1PPH脉冲输出
1、脉冲宽度：78ms
2、静态空接点（光隔离）输出
●允许空接点C、E间外接电压：DC 24V~220V
●允许空接点C、E间允许电流：ICE < 100mA
2.9.1.6 IRIG-B（DC）时码输出
IRIG-B（DC）时码按照IEEE Std 1344-1995标准每秒输出一帧，包含100个码元，每个码元10ms。脉冲宽度编码，2ms宽度表示二进制0、分隔标志或未编码位，5ms宽度表示二进制1，8ms宽度表示整100ms基准标志。
秒准时沿：连续两个8ms宽度基准标志脉冲的第二个脉冲的前沿，上升沿。
帧结构：
起始标志、秒（个位）、分隔标志、秒（十位）、基准标志、分（个位）、分隔标志、分（十位）、基准标志、时（个位）、分隔标志、时（十位）、基准标志、自当年元旦开始的天（个位）、分隔标志、天（十位）、基准标志、天（百位）、分隔标志、未编码位、基准标志、年（个位）、分隔标志、年（十位）、基准标志（前面各数均为BCD码）、未编码位、分隔标志、未编码位、基准标志、时间质量标志、分隔标志、未编码位、基准标志、未编码位、分隔标志、未编码位、基准标志、未编码位、分隔标志、未编码位、结束标志。
2.9.1.7 调幅IRIG-B(AC)格式
载波频率：1kHz
信号幅度：高：10.0~11.0V；低：符合2：1~6：1调制比要求，缺省为3：1，无负载。
输出阻抗：600Ω，变压器隔离输出。
2.9.1.8 RJ45 网络输出
时间准确度：城域网，10ms~100ms
局域网，200us~10ms（典型值）
? 输出接口：RJ45 物理连接器
? 网络类型：以太网10/100M 自适应
? 输出类型：NTP、SNTP、FTP、TCP/IP和系统状态等
2.10 告警信号
失电告警继电器可直接上光字牌。
节点允许外接电压：DC 220V/110V/24V。
节点允许流过电流：1A。
2.11 卫星失步时内部守时钟精度的稳定度
内置恒温晶振，当不跟踪卫星时，输出脉冲前沿偏差不大于0.9μs/min。
2.12 引用标准
GJB2242-1994 时统设备通用规范
GJB2991-1997 B时间码接口终端
GB/T15527-1995 船用全球定位系统（GPS）接收通用技术条件
GB11014-1990 平衡电压数字接口电路的电气特性
GB/T6107-2000 使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口
GB/T14429-1993 远动设备和系统术语
GB/T16435-1996 远动设备和系统接口
GB/T17463-1998 远动设备和系统性能要求
GB/T13926-2002 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性
IEC 870-5-5 6.7 节基本应用功能时间同步
IEC 870-5-103 7.4.2 节时间同步
HD/01-2002 《华东电网时间同步系统技术规范》
《上海电力时间同步系统技术规范》
3.HY-8000 GPS时间同步系统组成和模块介绍
3.1 HY-8000 GPS时间同步系统组成
HY-8000 GPS时间同步系统利用GPS（全球卫星定位系统）或IRIG－B（DC 码）发送的秒同步信号和时间信息，同时本身装备高精度的守时时钟，使系统不受地域限制并以一定的精度与UTC同步运行。
HY-8000 GPS时间同步系统由标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置组成，可集中或单独组屏，集中组屏如图3.1所示:
图3.1 HY-8000 GPS时间同步系统组屏示意图
当用于500kV/220kV变电站时其典型结构框图如图3.2所示：
图3.2 HY-8000 GPS时间同步系统典型结构框图
3.2 装置的结构和模块介绍
HY-8000 GPS时间同步系统由标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置组成。系统采用模块化设计，标准时间同步钟本体和时标信号扩展装置都由CPU模块、接收模块、电源模块、LED显示器和和输出接口模块组成。输出接口模块包括：1）时间报文输出模块
2）脉冲输出模块
3）IRIG-B(DC)时码输出模块
4）IRIG-B(AM)时码输出模块
5）DCF77时码输出模块
6）测频数据输出模块
7）NTP网络输出模块
其中接口模块可按实际需要组合，2U装置最多支持5块输出接口模块，4U装置最多支持13块输出接口模块，每块模块有12路信号输出。