成都可为时间同步系统
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IRIG—A IRIG A IRIG—B IRIG B IRIG—D IRIG D IRIG—E IRIG E IRIG—G IRIG G IRIG—H IRIG H
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每秒发送一帧 每小时发送一帧 10毫秒发送一帧 每10毫秒发送一帧
时间信号输出方式 IRIG-B码 码 IRIG与标准正弦波载频频率为1KHz 1KHz调制 IRIG-B(AC) : 与标准正弦波载频频率为1KHz调制 接口: 接口:平衡接口 同步精度: 10-20µs(微秒 微秒） 同步精度:为10-20µs(微秒） IRIG-B(DC):未经幅度调制 IRIG-B(DC):未经幅度调制 接口: TTL接口和RS422接口 接口和RS422 接口: TTL接口和RS422接口 同步精度:<1us 同步精度:<1us
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中国北斗卫星定位导航系统 “北斗二号”导航卫星 北斗二号” 北斗二号 2007年 2009年 2007年4月、2009年4月 2010年 11月 12月 2010年1月、6月、8月、11月、12月 总共发射了7 总共发射了7颗北斗导航卫星 2012年覆盖亚太地区 2012年覆盖亚太地区 定位、 定位、导航和授时以及短报文通信服务能 力 2020年覆盖全球的北斗卫星导航系统 2020年覆盖全球的北斗卫星导航系统 颗静止轨道卫星和30 30颗非静止轨道卫星 5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星 授时精度10纳秒，定位精度1 10纳秒 授时精度10纳秒，定位精度1米 目标是国内替代美国GPS GPS， 目标是国内替代美国GPS，能够全球范围 应用。 应用。
中国北斗卫星授时原理
北斗双向授时
北斗单双向授时
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铷原子振荡器简介
国际上常用的三 种原子振荡器： 种原子振荡器： 铯原子振荡器 氢原子振荡器 铷原子振荡器
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铷原子钟原理框图
工作状态电平 +22~30V
串口时间报文格式数据位： 起始位： 校验位： 串口时间报文格式数据位 ： 8 位 ， 起始位 ： 1 位 ， 校验位 ： 无校 停止位： 验，停止位：1位 传输速率： 19200bps bps， 传输速率：300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps，可选
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中国北斗卫星定位导航系统
“北斗一号” 卫星 北斗一号” 北斗一号 总共发射了3 总共发射了3颗北斗一号卫星 距地面36000公里（地球同步轨道） 36000公里 距地面36000公里（地球同步轨道） 优点：授时精度高、 优点：授时精度高、具有短报文通信功能
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中国北斗卫星定位导航系统
中国北斗卫星系统主要特点
1、具有导航、定位、授时、保密报文通信的 具有导航、定位、授时、保密报文通信的 功能 2、“北斗”系统在其覆盖区域内具有与GPS 北斗”系统在其覆盖区域内具有与GPS 相同的 功能、且精度较高 功能、 3、具有GPS所不具备报文通的功能信，可以 具有GPS所不具备报文通的功能信， GPS所不具备报文通的功能信 独立构成覆盖区域内的监测，监控、调度指挥 独立构成覆盖区域内的监测，监控、 系统 4、特别是在军事部门、电力、金融、铁道、 特别是在军事部门、电力、金融、铁道、 邮电、勘测这些关系着国家安全的部门和行业 邮电、 应用上
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中国北斗卫星定位导航系统
单向授时 授时精度小于100ns 授时精度小于100ns 用户机不需要与地面中心 站进行交互信息， 站进行交互信息，只需接收北 斗广播电文信号， 斗广播电文信号，自主获得本 地时间与北斗标准时间的钟差 ，实现时间同步 双向授时 授时精度小于20ns 授时精度小于20ns 双向授时模式下， 双向授时模式下，用户机 与中心站进行交互信息， 与中心站进行交互信息，向中心 站发射授时申请信号， 站发射授时申请信号，由中心站 来计算用户机的时差， 来计算用户机的时差，再通过出 站信号经卫星转发给用户， 站信号经卫星转发给用户，用户 按此时间调整本地时钟与标准时 10 间信号对齐
谐振器电源
10MHz 铷灯比较器
区放
18V +22~30V 压控信号 124HZ调相信号 调相信号 铷灯 谐振器 光检信号 伺服 60MHz 5.3125MHz 60MHz+5.3125MHz 倍频器 综合器
10MHz 10MHz
晶振
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铷原子振荡器技术指标
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时间同步系统 在电力系统的应用
王孟林 2010.12.16
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1
主要内容
时间同步系统的基本构成
1.北斗卫星、GPS、原子钟等时间源 的介绍 1.北斗卫星、GPS、 北斗卫星 2.时间信号输出方式：脉冲、串口、 NTP、 2.时间信号输出方式：脉冲、串口、B码、NTP、PTP 时间信号输出方式
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时间信号输出方式
脉冲
---每秒钟发一次脉冲 1PPS ---每秒钟发一次脉冲 1PPM ---每分钟发一次脉冲 ---每分钟发一次脉冲 ---每小时发一次脉冲 1PPH ---每小时发一次脉冲 脉冲空接点、 TTL电平 电平、 RS-422， 脉冲空接点、 TTL电平、 RS-422， RS-485等输出方式 等输出方式。 RS-485等输出方式。
a b 信号频率： 信号频率： 信号波形： 信号波形： 10MH 正弦
信号幅度： 0.5V有效值 负载50Ω 有效值， c 信号幅度：≥0.5V有效值，负载50Ω
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恒温晶振简介
• 由一个精密石英晶振、恒温模块、温度传感器、加热装置、恒温电路、 由一个精密石英晶振、恒温模块、温度传感器、加热装置、恒温电路、 振荡电路。 振荡电路。 • 晶振和其他温度敏感性电子元器件都放置在恒温槽。温度传感器、加热 晶振和其他温度敏感性电子元器件都放置在恒温槽。温度传感器、 装置、恒温电路和绝缘材料一起工作使恒温槽保持一个恒定的温度。 装置、恒温电路和绝缘材料一起工作使恒温槽保持一个恒定的温度。 • 通过保持晶体的恒温，振荡器较其它形式的晶体补偿方式而言，输出更 通过保持晶体的恒温，振荡器较其它形式的晶体补偿方式而言， 加稳定。 加稳定。 • 频率准确度优于2×10-8 。 频率准确度优于2 10-
常规变电站解决方案 智能变电站解决方案
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一. 时间同步系统基本构成
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时间同步系统
1.1 时间同步系统 时间基准简介
北斗星授时系统 GPS全球定位系统 GPS全球定位系统 原子钟（ 原子钟（铷、铯、氢) 恒温晶振
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时间信号输出方式
1.2 时间信号输出方式介绍
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时间信号输出方式
脉冲同步信号 RS232/RS485串口输出 RS232/RS485串口输出 IRIG—B方式授时 IRIG B NTP/SNTP网络输出 NTP/SNTP网络输出 IEEE1588(PTP)
1、 2、 3、 频率准确度： 频率准确度： 频率稳定度： 频率稳定度： 频率漂移率： 频率漂移率：
优于±5×10-11 优于± ≤3×10-11/秒 ≤3×10-12/日
4、 频率调节范围： 频率调节范围：
a b 内部机械调节 大于2×10-9 大于2 大于2×10-9 外部电调 大于2
输出信号特性： 5、 输出信号特性：
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式一
S T h h m m s s D D M M Y Y Y Y V V P P C A ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 同 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 年 年 卫 步 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 千 百 十 个 星 标 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 求 志 解 卫 星 求 解 卫 星 数 量 十 位 卫 星 数 量 个 位 校 验 字 节 标 准 时 结 束
时间信号输出方式
IRIG-B码 码
IRIGIRIG-B码
并行时间码
串行时间码
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时间信号输出方式 IRIG-B码 码
IRIG是英文InterIRIG是英文Inter-Range Instrumentation 是英文Inter Group（靶场间测量仪器组）的缩写， Group（靶场间测量仪器组）的缩写，它是 美国靶场司令委员会的下属机构， 美国靶场司令委员会的下属机构，它所制 定的IRIG标准， IRIG标准 定的IRIG标准，已成为国际上通用标准。
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世界主要的卫星定位导航系统
中国北斗 美国GPS 美国GPS 俄罗斯GLONASS 俄罗斯GLONASS 欧盟伽利略
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美国GPS简介 美国GPS简介 GPS
上世纪70年代由美国研制 上世纪70年代由美国研制 70 90年代组网运行的空间卫星 90年代组网运行的空间卫星 导航定位系统 24+3颗卫星分布在6 24+3颗卫星分布在6条轨道 颗卫星分布在 12小时为一个运行周期 小时为一个运行周期 距地面22000公里 距地面 公里 目前世界应用最广泛
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式二
＜Ｓ＞＜Ｔ＞ ↑ ↑ 同 桢 步 头 标 志 D D D D D D D D D D D D D D ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ 时时分分秒秒日日月月年年年年 十个十个十个十个十个千百十个 位位位位位位位位位位位位位位 D ＜Ａ＞ ↑ ↑ 校 标 验 准 字 时 节 结 束
通讯波特率: 1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS、19200bps可 通讯波特率: 1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS、19200bps可 选 数据格式: 信息位8位,一位起始位,一位停止位,无校验,ASCII码 信息位8 一位起始位,一位停止位,无校验,ASCII ,ASCII码 数据格式: 21 信息格式: 每秒发送一次,格式见上表 信息格式: 成都可为科技发展有限公司 每秒发送一次,格式见上表 www.cove.com.cn
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式三
EB 90 HD LD HM LM HY LY HH LH HM LM HS LS dd dd mm mm 2E mm mm mm mm La ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 帧 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 纬 纬 纬 纬 小 纬 纬 纬 纬 纬 头 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 度 度 度 度 数 度 度 度 度 度 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 点 N/S dd ↑ 经 度 dd ↑ 经 度 dd ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 2E ↑ 小 数 点 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm Lo ↑ ↑ 经 经 度 度 E/W II ↑ 有 效 性 DD ↑ 校 验 码 FF ↑ 结 束 码
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时间信号输出方式
时间报文
装置通过串行口读取同步时钟每秒一 次的串行输出的时间信息对时。 次的串行输出的时间信息对时。串行口又 分为RS232 RS422（RS485）接口方式。 RS232和 分为RS232和RS422（RS485）接口方式。
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每秒发送一帧 每小时发送一帧 10毫秒发送一帧 每10毫秒发送一帧
时间信号输出方式 IRIG-B码 码 IRIG与标准正弦波载频频率为1KHz 1KHz调制 IRIG-B(AC) : 与标准正弦波载频频率为1KHz调制 接口: 接口:平衡接口 同步精度: 10-20µs(微秒 微秒） 同步精度:为10-20µs(微秒） IRIG-B(DC):未经幅度调制 IRIG-B(DC):未经幅度调制 接口: TTL接口和RS422接口 接口和RS422 接口: TTL接口和RS422接口 同步精度:<1us 同步精度:<1us
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中国北斗卫星定位导航系统 “北斗二号”导航卫星 北斗二号” 北斗二号 2007年 2009年 2007年4月、2009年4月 2010年 11月 12月 2010年1月、6月、8月、11月、12月 总共发射了7 总共发射了7颗北斗导航卫星 2012年覆盖亚太地区 2012年覆盖亚太地区 定位、 定位、导航和授时以及短报文通信服务能 力 2020年覆盖全球的北斗卫星导航系统 2020年覆盖全球的北斗卫星导航系统 颗静止轨道卫星和30 30颗非静止轨道卫星 5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星 授时精度10纳秒，定位精度1 10纳秒 授时精度10纳秒，定位精度1米 目标是国内替代美国GPS GPS， 目标是国内替代美国GPS，能够全球范围 应用。 应用。
中国北斗卫星授时原理
北斗双向授时
北斗单双向授时
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铷原子振荡器简介
国际上常用的三 种原子振荡器： 种原子振荡器： 铯原子振荡器 氢原子振荡器 铷原子振荡器
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铷原子钟原理框图
工作状态电平 +22~30V
串口时间报文格式数据位： 起始位： 校验位： 串口时间报文格式数据位 ： 8 位 ， 起始位 ： 1 位 ， 校验位 ： 无校 停止位： 验，停止位：1位 传输速率： 19200bps bps， 传输速率：300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps，可选
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中国北斗卫星定位导航系统
“北斗一号” 卫星 北斗一号” 北斗一号 总共发射了3 总共发射了3颗北斗一号卫星 距地面36000公里（地球同步轨道） 36000公里 距地面36000公里（地球同步轨道） 优点：授时精度高、 优点：授时精度高、具有短报文通信功能
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中国北斗卫星定位导航系统
中国北斗卫星系统主要特点
1、具有导航、定位、授时、保密报文通信的 具有导航、定位、授时、保密报文通信的 功能 2、“北斗”系统在其覆盖区域内具有与GPS 北斗”系统在其覆盖区域内具有与GPS 相同的 功能、且精度较高 功能、 3、具有GPS所不具备报文通的功能信，可以 具有GPS所不具备报文通的功能信， GPS所不具备报文通的功能信 独立构成覆盖区域内的监测，监控、调度指挥 独立构成覆盖区域内的监测，监控、 系统 4、特别是在军事部门、电力、金融、铁道、 特别是在军事部门、电力、金融、铁道、 邮电、勘测这些关系着国家安全的部门和行业 邮电、 应用上
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中国北斗卫星定位导航系统
单向授时 授时精度小于100ns 授时精度小于100ns 用户机不需要与地面中心 站进行交互信息， 站进行交互信息，只需接收北 斗广播电文信号， 斗广播电文信号，自主获得本 地时间与北斗标准时间的钟差 ，实现时间同步 双向授时 授时精度小于20ns 授时精度小于20ns 双向授时模式下， 双向授时模式下，用户机 与中心站进行交互信息， 与中心站进行交互信息，向中心 站发射授时申请信号， 站发射授时申请信号，由中心站 来计算用户机的时差， 来计算用户机的时差，再通过出 站信号经卫星转发给用户， 站信号经卫星转发给用户，用户 按此时间调整本地时钟与标准时 10 间信号对齐
谐振器电源
10MHz 铷灯比较器
区放
18V +22~30V 压控信号 124HZ调相信号 调相信号 铷灯 谐振器 光检信号 伺服 60MHz 5.3125MHz 60MHz+5.3125MHz 倍频器 综合器
10MHz 10MHz
晶振
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主要内容
时间同步系统的基本构成
1.北斗卫星、GPS、原子钟等时间源 的介绍 1.北斗卫星、GPS、 北斗卫星 2.时间信号输出方式：脉冲、串口、 NTP、 2.时间信号输出方式：脉冲、串口、B码、NTP、PTP 时间信号输出方式
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时间信号输出方式
脉冲
---每秒钟发一次脉冲 1PPS ---每秒钟发一次脉冲 1PPM ---每分钟发一次脉冲 ---每分钟发一次脉冲 ---每小时发一次脉冲 1PPH ---每小时发一次脉冲 脉冲空接点、 TTL电平 电平、 RS-422， 脉冲空接点、 TTL电平、 RS-422， RS-485等输出方式 等输出方式。 RS-485等输出方式。
a b 信号频率： 信号频率： 信号波形： 信号波形： 10MH 正弦
信号幅度： 0.5V有效值 负载50Ω 有效值， c 信号幅度：≥0.5V有效值，负载50Ω
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恒温晶振简介
• 由一个精密石英晶振、恒温模块、温度传感器、加热装置、恒温电路、 由一个精密石英晶振、恒温模块、温度传感器、加热装置、恒温电路、 振荡电路。 振荡电路。 • 晶振和其他温度敏感性电子元器件都放置在恒温槽。温度传感器、加热 晶振和其他温度敏感性电子元器件都放置在恒温槽。温度传感器、 装置、恒温电路和绝缘材料一起工作使恒温槽保持一个恒定的温度。 装置、恒温电路和绝缘材料一起工作使恒温槽保持一个恒定的温度。 • 通过保持晶体的恒温，振荡器较其它形式的晶体补偿方式而言，输出更 通过保持晶体的恒温，振荡器较其它形式的晶体补偿方式而言， 加稳定。 加稳定。 • 频率准确度优于2×10-8 。 频率准确度优于2 10-
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一. 时间同步系统基本构成
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时间同步系统
1.1 时间同步系统 时间基准简介
北斗星授时系统 GPS全球定位系统 GPS全球定位系统 原子钟（ 原子钟（铷、铯、氢) 恒温晶振
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时间信号输出方式
1.2 时间信号输出方式介绍
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时间信号输出方式
脉冲同步信号 RS232/RS485串口输出 RS232/RS485串口输出 IRIG—B方式授时 IRIG B NTP/SNTP网络输出 NTP/SNTP网络输出 IEEE1588(PTP)
1、 2、 3、 频率准确度： 频率准确度： 频率稳定度： 频率稳定度： 频率漂移率： 频率漂移率：
优于±5×10-11 优于± ≤3×10-11/秒 ≤3×10-12/日
4、 频率调节范围： 频率调节范围：
a b 内部机械调节 大于2×10-9 大于2 大于2×10-9 外部电调 大于2
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式一
S T h h m m s s D D M M Y Y Y Y V V P P C A ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 同 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 年 年 卫 步 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 千 百 十 个 星 标 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 求 志 解 卫 星 求 解 卫 星 数 量 十 位 卫 星 数 量 个 位 校 验 字 节 标 准 时 结 束
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IRIG-B码 码
IRIGIRIG-B码
并行时间码
串行时间码
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时间信号输出方式 IRIG-B码 码
IRIG是英文InterIRIG是英文Inter-Range Instrumentation 是英文Inter Group（靶场间测量仪器组）的缩写， Group（靶场间测量仪器组）的缩写，它是 美国靶场司令委员会的下属机构， 美国靶场司令委员会的下属机构，它所制 定的IRIG标准， IRIG标准 定的IRIG标准，已成为国际上通用标准。
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世界主要的卫星定位导航系统
中国北斗 美国GPS 美国GPS 俄罗斯GLONASS 俄罗斯GLONASS 欧盟伽利略
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美国GPS简介 美国GPS简介 GPS
上世纪70年代由美国研制 上世纪70年代由美国研制 70 90年代组网运行的空间卫星 90年代组网运行的空间卫星 导航定位系统 24+3颗卫星分布在6 24+3颗卫星分布在6条轨道 颗卫星分布在 12小时为一个运行周期 小时为一个运行周期 距地面22000公里 距地面 公里 目前世界应用最广泛
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式二
＜Ｓ＞＜Ｔ＞ ↑ ↑ 同 桢 步 头 标 志 D D D D D D D D D D D D D D ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ 时时分分秒秒日日月月年年年年 十个十个十个十个十个千百十个 位位位位位位位位位位位位位位 D ＜Ａ＞ ↑ ↑ 校 标 验 准 字 时 节 结 束
通讯波特率: 1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS、19200bps可 通讯波特率: 1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS、19200bps可 选 数据格式: 信息位8位,一位起始位,一位停止位,无校验,ASCII码 信息位8 一位起始位,一位停止位,无校验,ASCII ,ASCII码 数据格式: 21 信息格式: 每秒发送一次,格式见上表 信息格式: 成都可为科技发展有限公司 每秒发送一次,格式见上表 www.cove.com.cn
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时间信号输出方式 时间报文 信息格式三
EB 90 HD LD HM LM HY LY HH LH HM LM HS LS dd dd mm mm 2E mm mm mm mm La ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 帧 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 纬 纬 纬 纬 小 纬 纬 纬 纬 纬 头 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 度 度 度 度 数 度 度 度 度 度 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 点 N/S dd ↑ 经 度 dd ↑ 经 度 dd ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 2E ↑ 小 数 点 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm ↑ 经 度 mm Lo ↑ ↑ 经 经 度 度 E/W II ↑ 有 效 性 DD ↑ 校 验 码 FF ↑ 结 束 码
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时间信号输出方式
时间报文
装置通过串行口读取同步时钟每秒一 次的串行输出的时间信息对时。 次的串行输出的时间信息对时。串行口又 分为RS232 RS422（RS485）接口方式。 RS232和 分为RS232和RS422（RS485）接口方式。