变电站自动化系统时钟同步技术
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3、几种不同的信息编码
①1PPS ②1PPM 硬对时,相对对时,无时标,起始位对齐。 ③报文 ④IRIG-B ⑤DCF77 软对时,绝对对时,有时标,有误差。
天线架设 将天线的蘑菇头拧在天线支架上,将支 架固定在视野尽可能开阔的地方,以 便接收到尽可能多的GPS卫星,否则 将影响机器的授时精度。
2.规约2 接口标准:RS232或RS422/RS485 通讯速率;4800b/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 输出报文格式: <B>HHMMSSYYM1M1DD<F>FFF1F1F2F2<C>H2H2 M2M2S2S2<CR>
3.规约3(IRIG—B) 数据格式:秒、分、时,一年中的第n天,每秒发送一 次,内含100个脉冲。分直流码和交流码两种。 4.规约4(DCF77) 数据格式:分、时、星期、月、年,以BCD方式编码, 每分钟组装完成整个报文信息,以TTY或RS232方式输 出。
SZ-4U型 1.结构 尺寸为482.6mm(宽)×177.8mm(高) ×320mm(深)标准4U工业机箱 2.功能 SZ-4U是在SZ-2的基础上将1PPS、1PPM信号以 16路为模扩展为16~64路同步信号输出,以空接 点方式输出。也可将串口信号(报文对时)以16 路为模扩展为16~64路信号输出。如扩展最多64 个RS232口或64路IRIG_B(DC)或64路DCF77。
协调世界时:
相对于以地球自转为基础的世界时来说,原 子时是均匀的计量系统,这对于测量时间间隔非 常重要,但世界时时刻反映了地球在空间的位置, 这也是需要的。为兼顾这两钟需要,引入协调世 界时(UTC)系统。UTC在本质上还是一种原子 时,因为它的秒长规定要和原子时秒长相等,只 是在时刻上,通过人工干预,尽量靠近世界时。
提供时间及装置内部时钟技术 GPS授时装置
具有内部时钟 测控装置
适用装置(系统)
1 将时间显示给运行人员观察或作人工记录的数字式挂钟。 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、各级能量管理系统和调度自动化系统、 火电厂机组控制系统、水电厂计算机监控系统、变电站计 算机监控(监测)系统、配电网自动化系统、用电负荷管 理系统、通信网监控系统等。 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、电网安全自动装置等。 4 有必要记录其作用时间的装置(系统):如电力市场交易 系统、调度录音电话等。 5 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、功角测量装置、线路故障行波测距装置等。 6 要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如电能量计费系 统、电网频率按秒考核系统等。 7 各类信息管理系统MIS。 8 其它要求时间统一的装置。
三、有关SZ系列GPS时钟的基本应用
1、GPS时钟的组成: 天线+主机部分+扩展部分(SZ-2U、SZ-4U) a、天线:G507-3、G507-5,增益和噪音能用 短的不用长的,32、28dbБайду номын сангаас蘑菇头内有增益和 防雷处理,太大自激,发泡电缆天津六0九厂 产。
╌时钟基本上采用GPS卫星时钟授时装置
2、原子时、世界时、协调世界时
原子时以秒为单位,原子时秒长定义为: 铯原子基态的两个超精细能级间在海平面、 零磁场下跃迁辐射9192331770周所持续的 时间,原子时起点定在1958年1月1日0时 (UT),即规定在这一瞬间,原子时和世界 时重合。 世界时:以平子夜作为0时开始的格林 威治平太阳时就称为世界时。世界时是基 于地球自转的一种时间计量系统。
2.硬对时和同步 方式1:秒或分脉冲同步+软件对时 方式2: IRIG-B码对时同步
优点:准确度达到微秒级 缺点:增加同步电缆
网络时间协议(NTP)简介 Network Time Protocol(NTP) 是用来使计算机时间同步化的一种协议,它可以 使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟,GPS 等等)做同步化,它可以提供高精准度的时间校正 (LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫 秒),且可由加密确认的方式来防止恶毒的协议 攻击。
(2)P1、P2、P3、P4分别为扩展板,每块板可 扩展16路分、秒脉冲可通过板上的位码开关选择 (3)PW:电源为扩展板提供工作电源,输入为 220VAC/DC
4.背板说明 背板布置示意图如图所示
L
天线 1PPS RS232 RS232 保险
N
地
PW P4 P3 P2 P1
1PPM1PPH RS485 RS485 电源
NTP如何工作 NTP提供准确时间,首先要有准确的时间来源,这 一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的 时间来源可以是原子钟、天文台、卫星,也可以从 Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。 为防止对时间服务器的恶意破坏,NTP使用了识别 (Authentication)机制,检查来对时的信息是否是真 正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径,以 提供对抗干扰的保护机制。
●
方式1:485串口或现场总线(CANBUS),通 方式2:以太网时间协议(NTP),目前只用
过通信对时报文对时和同步
●
于对时 优点:共享自动化系统网络通道 缺点:准确度最高只能达到毫秒级
通讯规约 SZ系列GPS既可以采用报文方式软件对时,又可以采用脉冲方式 硬对时,其中报文方式的通讯规约有五种。 1.规约1 接口标准:RS232或RS422/RS485 通讯速率:4800b/s 数据位:8位(ASCⅡ码) 起始位:1位 停止位:1位 校验位:无 输出报文格式: 语句1:BJT,YYMMDD,hhmmss, UUUUUU, ±XXXX.XX, HHFFPP, ff.f1f1f1<CR><LF> 语句2:SOE,YYMMDD,hhmmss,UUUUUU<CR><LF> 语句3:ERR, YYMMDD,hhmmss<CR><LF>
北京时间既不是原子时,也不是世界时, 而是协调世界时。
3、时间如何计量
时间的单位是秒,时间计量包括时间间 隔和时刻的测定。 时间间隔是指客观物质运动的两个不同 状态之间所经历的时间历程; 时刻是指客观物质在某一种运动状态的 瞬间与时间坐标轴原点之间的时间间隔。
4、时间稳定度
时间既然由原子振荡频率来定义的,因此 频率稳定度和频率准确度便成为时间测量的一 个重要概念。在时频测量中习惯上把不稳定性 称为稳定度。例如:国际原子时的稳定度为 ±3×10-15就是指国际原子时在取样时间内的 不稳定性。
①RS232 ②RS485(差分方式,RS422,挂灯笼方式) ③TTL电平 ④有源无源(24V、110V)
各设备的接口方式
• 串口有RS232和RS485两种方式 • 脉冲有24V有源/无源、220V有源/无源、光隔 输出、差分方式 • IRIGB-B码差分方式输出 • 光纤输入输出均为差分方式 • 冗余系统的切换输出均为差分方式
屋顶
技术指标 1.接收频率:1575.42MHz,可同时跟踪8~12颗GPS 卫星。 2.天线射频灵敏度:-166dbw,天线配带30米馈线。 3.捕获时间:20秒~2分钟 4.1PPS输出 5.1PPM输出 6.1PPH输出 7.电网频率(周波)测量精度:0.001周。 8.安全运行天数:可人工预置或清除。 9.突发事件测量:测量精度1μs,格式为XX年XX月 XX时XX分XX秒XXX毫秒XXX微秒。本机可存储三 组突发事件时刻。
10.工频钟:50Hz市电驱动运行的时钟,开机时与标准钟 同步。 11.钟差:标准钟减去工频钟的差值,同步时差值为零, 精度20毫秒,钟差值的大小反映电网运行的质量。 12.经度、纬度:电网同步钟所在的地理位置。 13.显示:十四位LCD显示,显示内容包括周波数,日期, 时间,安全运行天数,经度,纬度,工频钟面,钟差(标 准钟—工频钟),突发事件时刻。 14.串行口1,2:输出编码(年月日时分秒),工频钟时间 (时分秒),钟差、电网频率(周波数)和突发事件产生的 时刻。 15.串行口3,4:输出时间,日期,电网频率(周波数), 安全天数信息,工频钟面和钟差,可用于异地显示,每秒 发一次。 16.电源:输入电压范围:交直流220V±10%
判断天线的好坏: 天线防雷,个人观点:价值不大,尽管是有 源天线,有些厂家的防雷器导致信号地、大地 和电源地接在一起。
b、接收机GARMIN 25LV、15L ,主机部分开机 闪两下。 c、扩展部分SZ-TM22、SZ-TM24、 SZ-IRIG-B、SZ-232&485
2、几种不同的接口(硬件接口)
(1)PW为220VAC/DC,或110VDC电源输入接 线端子 (2)P1、P2、P3、P4分别为34芯扁平电缆插座, 用于16~64路信号输出。34芯扁平电缆定义为1, 3,5…31为空接点“+”端或信号输出端2,4, 6…32为空接点“-”端或地。
╌目前采用两种主要的同步技术:
1.软件对时和同步
协调世界时尽量靠近世界时的意思是: 必要时对协调世界时作一整秒的调整(增加1 秒或去掉1秒),使协调世界时和原子时的时刻 之差保持在±0.9秒以内。这一技术措施称为闰 秒(或跳秒),增加1秒为正闰秒,去掉1秒为负 闰秒。是否闰秒,由国际地球自转服务决定。最 近一次闰秒北京时间:2006年1月1日。
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变电站自动化系统 时钟同步技术
一、有关时间的几个基本概念
1、什么是时间? 现在是什么时间?现在离新年还有多长时 间?时间可以有单位、可以使用、度量、有方 向,单向发展的无始无终的直线,科学界无定 义,只能描述成:不依赖于任何其它事物而独 立存在的,无休止地均匀流逝的客体。
2、GLONASS 由前苏联国防部构想的,1993年俄罗斯将GLONASS 交由俄空军负责。GLONASS也分为空间卫星、地面监控 和用户设备3部分。 空间卫星部分由24颗GLONASS卫星组成。21颗工作, 3颗备用。 3、Galileo 在建,仅1颗上天,9颗静止,21颗中轨道卫星或者完 全由30颗MEOC中轨道卫星组成。 4、Beidou(Compass Navigation satellite system) 由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。已发 射4颗北斗导航卫星,时间分别为:2000.10.31, 2000.12.21,2003.05.25,2007.02.03。
二、有关的几个卫星导航系统 1、GPS
即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导 航定位系统,它能够进行高精度的时间传递和高 精度的精密定位。 GPS整个系统由空间部分、地面控制部分和 用户部分组成: ★ GPS空间部分由24颗工作卫星组成。其中21 颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。
★ GPS控制部分:主控站位于美国克罗拉多 (Colorado)的法尔孔(Falcon)空军基地。 ★GPS用户部分由GPS接收机、数据处理软件及 相应的用户设备组成。
3.面板说明 面板布置示意图如图所示
SZ-4U GPS标准时间同步钟
LED1 1PPS ON OFF PW LED2 P1 P2 P3 P4
(1)液晶显示屏1:6位LCD显示器,显示测量的电网
频率(同波数)。格式为:XX.XXXH,单位为赫兹。不 接电网频率(周波)线时,显示年、月、日。格式为: YY.MM.DD。 液晶显示屏2:8位LCD显示器,用于显示接收机的 状态,时间,日期,安全运行天数,经度,纬度,工频 钟时间,钟差及突发事件的时刻。 1PPS指示灯:接收机跟踪时,每秒闪烁一次。
其中:BJT表示北京时间,SOE表示外部事件,ERR表示信号 丢失或接收卫星少于3颗。YY为年,MM为月,DD为日,hh为时, mm为分,ss为秒,UUUUUU为微秒,±表示钟差的符号, XXXX.XX为钟差值(标准钟—工频钟),单位为秒,HHFFPP分别 为工频钟的时,分,秒。ff为电网频率(周波数)的两位整数部 分,f1f1f1为电网频率(周波数)的三位小数部分。(如年份需要 四位表示,即YYYY,请说明) 正常情况,只发语句1; 有外部事件时,发语句2; 当出现信号丢失或接收的卫星少于3颗时,发告警语句3。语句3中 的YYMMDD,hhmmss,表示失星时的年、月、日、时、分、秒。 串口输出年,月,日,时,分,秒,工频时间,钟差,电网频率 (周波数)和外部事件产生的时刻(准确到微秒),每秒发送一次, 起始位与标准秒的同步误差小于0.2ms。