K801用户手册-GPS主时钟

◆GB/T16435-1996
远动设备和系统
接口（电气特性）
◆GB/T17463-1998
远动设备和系统
能够自动切换到外部送来的IRIG-B码时间基准上；如果以上基准都不可用时，装置能够
自动切换到内部守时状态，继续提供高精度时间信号输出。进入内部守时状态之前，守
时电路是经过外部时间基准校准的，秒脉冲前沿精确同步于UTC。
K801主时钟具有外部时间基准信号（IRIG-B）时延补偿功能，消除时间基准信号长
通过导线或光纤接收其它主时钟发送的时间信号 （IRIG-B码，TTL电平或422电平），作为本装置的“后 备”外部时间基准。正常情况下，主时钟的时间信号接 收单元独立接收GPS卫星发送的时间基准信号；当主时
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K801主时钟
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钟的GPS卫星信号不可用时，该主时钟能自动切换到B码 信号输入单元提供的“后备”外部时间基准，实现时间 基准信号互为备用。当主时钟的GPS卫星信号接收单元 恢复正常时，该主时钟能自动切换到正常状态工作。
显示时间信息及其它状态信息，通过键盘接口进行人机 2 显示及键盘控制
交互、定值整定。
3
中心处理单元 对整个系统进行监控，处理。
当本装置没有接收到GPS卫星信号和外部B码信号时，该
单元提供内部时钟信号，保证装置仍能保持一定的准确
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时间保持单元
度。当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换到正常
状态工作。
为整个装置提供电源，并可输出电源中断报警信号。装
距离传输造成的时间延迟，从而保证了时间基准信号的精度。
装置采用SMT表面贴装技术生产，大规模集成电路设计，以高速芯片进行控制，具
有精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、
操作简单、免维护等特点。
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K801主时钟技术说Fra bibliotek书装置有标准RS232、RS422/RS485、脉冲、IRIG-B、DCF77、NTP协议时间输出等接口 形式，可以适应各种不同设备的对时需要。
K801主时钟
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1 概述
K801主时钟是我公司开发研制的应用GPS技术/高稳晶体振荡器守时技术授时的标
准时间显示和发送的装置。
GPS技术以美国全球定位系统（GLOBAL POSITIONING SYSTEM,缩写为GPS）为时间基
准，选用美国原产的GPS接收器，进行二次研制开发而成，可以同时跟踪12颗卫星，对
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3.4 工作原理建立在时间同步基础上的装置（系统）：如雷电定位系统、同步相量测量 装置（PMU）、线路故障行波测距装置等。 3.5 要求在同一时刻记录其采集数据的系统：如保护信息管理机、电网频率按秒考核系 统等。 3.6 用于继电保护试验，检验线路纵联保护（高频相差保护装置）。 3.7 其它要求时间统一的装置。
5
电源
置提供单电源和双电源两种供电模式供客户选择。
通过前面板编程输出秒（1PPS，即1Pulse Per Second）、
分（1PPM，即1Pulse Per Minute）、时（1PPH，即1Pulse
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脉冲电路
Per Hour）等可控制的同步脉冲信号。脉冲是光电隔离
的TTL脉冲、差分脉冲或空接点脉冲。
国防计量通用术语
◆GB/T15527-1995
船用全球定位系统（GPS）接收机通用技术条件
◆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/T14429-2005
远动设备和系统
术语（IEC TR3 60870-1-3：1997）
GPS卫星信号 输入单元
选用美国原装GPS接收模块，用于接收GPS卫星发送的协 调世界时（UTC）信号作为装置的“主”外部时间基准。 输出时间精度为30nS的1PPS(即1Pulse Per Second)脉 冲，并通过RS232串行口输出国际标准时间、日期和接 收器所处地理位置（经纬度）等信息。
B码信号输入 单元
◆QB/HD01-2002
华东电网时间同步系统技术规范
◆
上海电网时间同步系统技术规范
◆
湖南电网时间同步系统技术规范
◆Q/GD001.1154.3-2005 广东电网变电站GPS时间同步系统技术规范
◆GJB2242-1994
时统设备通用规范
◆GJB2991-1997
B时间码接口终端
◆GJB2715-1996
时精度达30nS。
采用精准的测频与智能驯服算法，使振荡器时间频率信号与GPS卫星/外部B码时间
基准保持精密同步。由于装置输出的1PPS等时间信号是内置振荡器的分频秒信号输出，
同步于GPS信号但并不受GPS秒脉冲信号跳变带来的影响，相当于UTC时间基准的复现。
采用了“智能学习算法”的GPS时钟，在驯服晶振过程中能够不断“学习”晶振的运行
5 装置的基本原理
装置的原理框图如图1所示：
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说明： 序号
1
图1 K801主时钟原理框图
名称
用途说明
主钟信号输入 单元，包括：
该单元为装置提供一至两路外部时间基准信号，包括 GPS卫星信号输入单元、B码信号输入单元。可输出GPS 卫星信号/B码信号丢失等报警信号，并提供一路可编程 的TTL脉冲信号供时钟的准确度指标测试。
输出接口
利用中心处理单元输出的时间基准信号（1PPS和RS232 10 DCF77信号输出
串口信号）生成DCF77信号并输出。
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NTP网络时间 输出网络对时信号。
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6 装置的引用标准
本装置的设计、制造、检查、试验及特性都遵照最新版本的下列标准和规定进行。
3 装置的用途
K801主时钟主要应用于以下方面： 3.1 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。 3.2 记录与时间有关的信息的装置（系统）：如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU 远动装置、电厂计算机监控系统、变电站计算机监控（监测）系统、各级调度SCADA/EMS 系统、电力系统实时动态监测系统（WAMS）、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂 机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通 信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统（MIS）、调度 录音电话等。 3.3 有必要记录其动作时间的控制装置（系统）：如微机保护装置、变电站监控系统的 后台系统、电网安全自动装置等。
装置采用模块化结构设计，备有多种功能模块，对时信号的种类和数量都可根据需 要灵活选择配置。
2 安全须知
2.1 使用本装置之前，请您仔细阅读用户手册和装置随带的其它用户说明。 2.2 非专业人员请勿随意打开装置机箱，不能改动任何跳线设置，以免影响装置的正常 工作。 2.3 避免金属线头（丝）或其它金属物体落入机箱中，以防止短路或其它故障的发生。 2.4 装置运行过程中，非专业人员不可随意按动装置前面板的按键。 2.5 装置使用之前，请将装置后面板上的接地端可靠接地。 2.6 在接电源之前，请确认用户手册上的电源要求，按要求接入电源。 2.7 在脉冲空接点上所加的电压、电流应满足接点要求，接点容量见具体接点说明。 2.8 不同类型信号输出卡输出的信号电压、电流幅值不同，在将信号接入被对时设备前 请确认所接对时信号类型是否正确，以免损坏被对时设备接口。
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主时钟的“后备”外部时间基准，当主时钟的“主”外部时间基准故障时，该信号停止 输出。消除当主时钟互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。 4.12 脉冲、串口信号输出可编程，按键设置,操作方便。 4.13 装置的所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强。 4.14 装置的某一路输出信号允许短路5分钟以上，不会造成对该输出回路的永久性损坏。 4.15 装置的某一路输出信号短路，不会影响其它输出信号。 4.16 装置有电源中断告警、GPS失步告警、外部“B码输入”（后备时间基准）消失告 警多路报警（继电器空接点）信号输出，可接入厂（站）内的监控系统，在线监控装置 的运行状况。 4.17 装置前面板有“电源指示”灯、“秒脉冲指示” 灯、“GPS信号输入” 灯、“B 码信号输入” 灯、“GPS信号输入异常” 灯、“B码信号输入异常” 灯多种工作状态 指示，便于运行值班人员的日常巡视。 4.18 装置可输出多路脉冲，按要求指定某一特定时间发送一个脉冲（即每天发送一个 脉冲），将此脉冲接入自动化测控单元等二次设备，并将贴有时间标签的事件上传厂（站） 内的监控系统或调度中心，在线检测GPS装置和二次设备的对时状况。 4.19 装置提供一路可编程的TTL脉冲信号（1PPS/1PPM/1PPH）供时钟的准确度指标测试。 4.20 装置可通过数码管显示跟踪到的有效卫星个数，直观地反映装置接收GPS卫星的状 况。 4.21 装置采用模块化结构设计，扩展灵活；同时，CPU卡、B码生成卡、信号输入卡、 信号输出卡可热拔插，维护方便。 4.22 装置采用模块化结构设计,为将来其它信号基准源(北斗、珈俐略卫星信号等) 的 接入提供了方便，同时为将来电厂（站）改造扩建时增加或更改对时信号接口提供了方 便。 4.23 架装式结构，2U、19”标准机箱,安装方便。
4 装置的特点
4.1 时间精度高，达30nS。 4.2 守时精度高。装置内部守时单元采用了智能驯服算法，晶体选用高精度恒温晶体振 荡器，使装置守时准确度优于7*10-9(0.42μS/分钟)，即在外部时间基准异常的情况下， 每天时钟走时误差不超过0.6mS。 4.3 应用GPS技术/B码基准解码接收技术/高稳晶体振荡器守时技术授时，实现多基准冗 余授时，能够智能判别GPS信号、外部B码时间基准信号的稳定性和优劣，并提供多种时 间基准配置方法。 4.4 采用精准的测频与“智能学习算法”，使守时电路输出信号与GPS卫星/IRIG-B时间 基准保持精密同步，消除因晶体振荡器老化造成的频偏带来的影响。 4.5 具有外部时间基准信号时延补偿功能，能够补偿外部时间基准信号（IRIG-B）的传 输延时，从而保证了时间基准信号的精度。 4.6 由于装置输出的1PPS等时间信号是内置振荡器的分频秒信号输出，同步于GPS系统 但并不受GPS秒脉冲信号跳变带来的影响，相当于UTC时间基准的复现。 4.7 机箱经防磁处理，抗干扰能力强。 4.8 采用双电源冗余供电，并选用高性能、宽范围开关电源，工作稳定可靠，装置电源 供电自适应。（按订货技术协议配置，缺省为单电源。） 4.9 GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计， 信号接收可靠性高， 不受厂（站）地域条件和环境的限制。 4.10 装置具有自复位能力，在因干扰造成装置程序出错时，能自动恢复正常工作。 4.11 装置可输出一路特殊的供主时钟间互联的IRIG-B（DC）码信号，该信号作为互联
余度的时间基准信号，并采用先进的时间频率测控技术驯服晶振，使守时电路输出的时
间同步信号精密同步在GPS/外部B码时间基准上，输出短期和长期稳定度都十分优良的
高精度同步信号。
K801主时钟具有智能状态切换功能，能够智能判别GPS信号、外部B码时间基准信号
的稳定性和优劣，并提供多种时间基准配置方法。当GPS 信号不稳定或不可用时，装置
特性，并将这些参数存入板载存储器中。当GPS/外部B码时间基准出现异常或不可用时，
装置能够自动切换到内部守时状态，并依靠板载存储器中的参数对晶体振荡器特性进行
补偿，使守时电路继续提供高可靠性的时间信息输出，同时避免了因晶体振荡器老化造
成的频偏对守时指标的影响。
K801主时钟组合选用高精度授时型GPS 接收机/外部B码基准，提供高可靠性、高冗
IRIG-B信号生成 利用中心处理单元输出的时间基准信号（1PPS和RS232
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电路
串口信号）生成标准的IRIG-B时间码。
输出正弦调制（AC）信号、TTL电平信号、RS232电平信 8 IRIG-B输出接口
号或RS422电平信号的IRIG-B码。
RS-232/422/485 输出当地时间、日期等串行信息。 9