WY695时间同步装置说明书
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WY695 电力系统时间同步装置先进的通讯方式适合组成成套的时钟系统网络，组网方式可 以选择电网络和光网络或者光电混合网络。
WY695 电力系统时间同步装置系统具有基于 NTP/SNTP 协议和 PTP 协议的网络时间服务器 模块，可应用于电力系统的以太网络的系统校时。
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WY695 电力系统时间同步装置
GPS 即全球定位系统(Global Positioning System)是美国的全球卫星导航系统，由 24 颗卫星 和 GPS 地面通讯站构成，是美国从本世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元， 于 1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航、定位能力与授时的新一代卫 星导航与定位系统。保证Байду номын сангаас地球表面任何无遮盖的地方都能同时收到三颗以上的卫星信号，保证 准确定位，精密授时。
WY695 电力系统时间同步装置
用户使用手册（Ver2.0）
武汉国电武仪电力自动化设备有限公司
WuHan GuoDian-WuYi Electric Power Automation Equipment Co,.Ltd.
中国• 武汉
WY695 电力系统时间同步装置
1. 设备总体描述
1.1 装置简介 WY695 电力系统时间同步装置是我公司精心设计、自主研发的一款以接收 GPS、北斗、铷
2.20 GPS接收灵敏度： 捕获≤－130DBm 跟踪≤－133DBm
北斗接收灵敏度： -127.6dBmW
2.21 铷原子钟：
— 频率准确度： +5x10-11
— 频率漂移率： ≤3X10-12/日 — 运行温度频移： ≤3X10-10
— 地磁效应：
≤1X10-11
2.22 绝缘耐压： 电源1500V交流50HZ 1分钟
铷原子时标是基于铷原子能级跃迁结合光抽运技术形成的铷原子振荡器，由晶体振荡器输出 的信号经过倍频综合后得到铷原子谐振激励信号，谐振器将该信号相关处理后产生误差信号，再 经伺服电路反馈给压控晶体振荡器，使压控晶振频率锁定在铷谐振器的中心频率，从于实现以铷 原子跃迁为参考的晶体振荡器。铷钟属于原子钟，年稳定是 1ppb 左右。
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WY695 电力系统时间同步装置
2. 技术参数
2.1 环境参数 2.1.1 工作温度： -5℃～+45℃ 2.1.2 贮存温度： -25℃～+70℃ 2.1.3 大气压力： 66KPa～108KPa 2.1.4 相对湿度： 5%～95%
2.2 工作参数 2.2.1 工作电压： DCll0～370V AC85～264V 交直流两用 2.2.2 功率消耗： 不大于 50W 2.2.3 装置显示： 18 位 LED 数码管显示北京时间年，月，日，时，分，秒等信息 2.2.4 接口精度： a） 脉冲信号: 包含 lPPS、lPPM、lPPH 等，其输出方式有 TTL 电平、静态空接点、RS-485 和光纤等 TTL 电平脉冲： — 准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns — 脉冲宽度：10 ms～200 ms — 上升沿的时间准确度：优于 1 μs 静态空接点脉冲: — 准时沿：上升沿，上升时间≤ 1 μs — 上升沿的时间准确度：优于 3 μs — 隔离方式：光电隔离 — 输出方式：集电极开路 — 允许最大 Vce 电压: 220 VDC — 允许最大 Ice 电流: 20 mA RS-485电平脉冲: — 准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns — 上升沿的时间准确度：优于 1 μs 光纤脉冲： — 秒准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns
2.6 传输距离：
— RS232 接口：
≤15 米
— RS485 接口：
≤300 米
— 差分接口：
≤300 米
— 电流环接口：
≤500 米
— 光纤接口：
≤1000 米
— 差分 IRIG_B 码接口：≤300 米
— 调制 IRIG_B 码接口：≤1000 米
2.7 传输补偿步长：
100nS
2.8 内守时第一次同步时间： 32S
WY695 电力系统时间同步装置系统先进的多备份运行方式保证了设备的运行可靠性。 WY695 电力系统时间同步装置先进的守时系统为设备提供了最佳后备时钟,可以根据用户对 守时时钟的要求选择不同精度的守时插件，如恒温振荡器和铷原子钟等。 WY695 电力系统时间同步装置为变电站之间的时间同步提供 SDH 网配合 PTP 技术的亚微 秒级网络同步方案。 WY695 电力系统时间同步装置每面屏柜内为 19 英寸 4U 标准机箱。模块化设计，插件带有 热拔插功能，可以进行不停电（设备不停电）检修，插件为标准化设计，安装位置具有互换性， 组合灵活，易于扩展。插件采用的是背插式结构，具有维修方便，抗干扰强的特点。
作为本装置的时标可以有 4 个通道同时输入，装置会自动判别通道时标的正确性，采用时标 外推技术，确定下一秒时间正确的通道，通道的切换时间为 0S,切换时不会产生错误脉冲和时间 输出。 3.7 支持多种对时网
为提高变电站时间的可靠性，统一性，在变电站各小室间组成对时网能到达全站统一时钟的 要求，本装置可以采用光纤直接组网，且可以进行现场补偿传输延时。每台装置具有 2 个光纤输 入接口，4×N 个光纤输出接口（N 为光纤插件数目），主从级联无延时。 3.8 支持 SDH 网络，PTP 技术
2.9 内部延时：
50nS
2.10 时钟源切换时间：
0S
2.11 告警节点输出： 电源中断， 外部时间信号基准出错告警
2.12 天线长度：
30—50米，BNC接口微带有源天线
2.13 机箱尺寸：
19英寸架式机箱，高标准4U(宽482mm，高88mm)
2.14 最大插件数目： 10个
4
2.15 光纤 B 码输出数： 4 路×N（N 为光纤插件数目）
北斗导航系统是我国自主研制的全天候、全时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，具有 授时、定位、通信三大功能。随着我国“北斗”卫星的成功发射和使用，以北斗卫星优异的授时性 能，为构建我国完全自主的时频保障平台奠定了坚实的基础。北斗一号卫星以其突出的高精度授 时特性（采用同步卫星发射，地面铯、氢原子钟组为时间基准），为我国高精度时频应用提供了 广阔的前景。
原子钟组合信号信息来产生精度极高的同步绝对时间信息，作为变电站、电厂内各种电力设备的 标准时钟源，能够统一系统中各部分的时间基准。本装置既可以实现各系统在同一时间基准下的 运行监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作的先后顺序来分析事故的原因及发展过 程。为保证电力系统的安全运行，提高管理和运行水平提供了坚强后盾。
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WY695 电力系统时间同步装置
— 上升沿的时间准确度：优于 1 μs
b） IRIG_B码信号:包含直流IRIG_B码，差分IRIG_B码和调制IRIG_B码等
直流或差分IRIG_B码：
— 每秒 1 帧，包含 100 个码元，每个码元 10 ms
— 脉冲上升时间： ≤100 ns；
— 抖动时间：≤200 ns；
2.16 光纤输入数：
2路
2.17 GPS接收机载波频率：Ll GPS signal (1575.42 MHz)
北斗接收机载波频率：2492+5MHz
2.18 GPS通道数：
12个
北斗通道数：
6个并行通道
2.19 GPS跟踪：冷启动时间小于45秒，热启动时间小于5秒
北斗跟踪：冷启动时间小于2分钟，失锁重捕时间小于1秒
WY695 电力系统时间同步装置采用各种变电站通用的接口，可以满足所有保护测控装置的 时钟校准，具有 RS232 RS422/485，TTL 电平通讯授时接口；具有有源、空接点脉冲输出接口； 具有时脉冲，分脉冲，秒脉冲选择；配有 IRIG_B 码直流接口；IRIG_B 码 1KHz 调制接口；具 有 DCF77 对时接口；具有 BCD 数码显示接口；且接口方式还可根据用户要求进行定制。
接口 500V 交流 50HZ 1 分钟
WY695 电力系统时间同步装置
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WY695 电力系统时间同步装置
3. 装置主要特点
3.1 源时标精度高 本装置的 GPS 时钟源采用 MOTOROLA 工业用 GPS 接收模块，该模块接收的是美国海军
GPS 系统的 GPS L1 频段信号，输出脉冲基准源误差仅为±50nS；北斗时钟源采用的为 BD-6 无 源 OEM 板，能够同时接收“北斗一号”三颗卫星发播的六个波束的对时信号，静态 1PPS 的授 时精度小于 100nS。
装置内部采用的编码解码器件为工业级高速器件，门延时极小，再考虑所有内部转换的情况 下误差不超过 100nS。
内部守时采用高精度振荡器，采用的铷原子钟短期稳定率到达 10－11S,配合 GPS 源时标，进 行数字移相技术使保持时标更精确。 3.2 全硬件化设计
本装置内部编码解码全部采用 FPGA 完成，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定 制电路，FPGA 既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数目有限的缺点，它 具有的硬件逻辑可编程性、大容量、高速、内嵌存储阵列等特点使其特别适合于高速数据采集、 复杂控制逻辑、精确时序逻辑等场合的应用，因此由 FPGA 组成的硬件系统具有实时性高、运行 可靠、延时固定、方便补偿的特点。由于没有任何软件参与，所以不存在软件容易走飞的特有缺 陷。 3.3 模块插件设计
1.2 应用范围： 1) 电力系统 220KV～750KV 等级的变电站各二次设备的时标校正。 2) 电力系统输变电线路的纵差保护校准。 3) 电力系统 PMU 辅助应用。 4) 非电力系统的时间标记如 GSM 网、CDMA 网和广播电视系统。
1.3 符合标准： 《GJB2242-1994 时间装置通用规范》 《GJB2991-1997 B 时间码接口终端》 《IRIG STANDARD 200-98 IRIG SERIAL TIME CODE FORMATS (Format B)》 《IEEE std 1344 Standard for Synchrophasors for Power Systems》 IEEE Network Working Group RFC-1305 Network Time Protocol(NTP) IEEE Network Working Group RFC-1769 Simple Network Time Protocol(SNTP) 《GB/T15527-1995 船用全球定位系统（GSM）接收通用技术条件》 《IEEE1588 网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准》 《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装置和数据电路终接装置之间的接口》
— 秒准时沿的时间准确度：优于 1 μs；
调制IRIG_B码：
— 载波频率：1 kHz
— 频率抖动：≤载波频率的 1％
— 信号幅值（峰峰值）：高幅值为 10 V，低幅值符合 3 : 1 调制比要求
— 输出阻抗：600Ω，变压器隔离输出
— 秒准时点的时间准确度：优于 20 μs
2.5 内部守时精度：在守时保持状态下的时间准确度优于 0.3 μs/min
本装置采用模块化设计，配置灵活，结构紧凑，方便扩容，且所用的插件均可随意安排位置， 对性能无任何影响，背插式结构便于维护检修，而且允许进行热拔插，即允许进行不停电设备检 修。主箱体采用的是符合电磁兼容的铝合金材料，抗干扰能力强。 3.4 输出通道种类多，配置数量灵活
本装置可以满足现有变电站所有保护测控装置的对时接口方式，串口输出有 RS232,RS422/485 方式，串口格式可定制。脉冲输出可以配置无源空接点或有源方式，接口电压 高达 220V 且不分正负。提供 IRIG_B 码输出，分为直流码和调制码，直流码输出接口可以选配 差分、TTL、电流环。另外还提供 NTP 网络对时接口，DCF77 接口，电信 E1 接口，LED 显示 BCD 码接口等，所有接口均采用电气隔离，因为采用插件结构，各种接口均可定制。 3.5 主时钟单元与扩展时钟单元高度兼容
本装置的主时钟单元和扩展单元具有高度的兼容性，除源时标选择外，两者内部接结构完全
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WY695 电力系统时间同步装置
统一，使得主时钟单元和扩展单元具有极大的互换性，且因为扩展单元和主单元采用相同的硬件， 因此扩展单元所达到的性能指标相对主单元不会有所降低。 3.6 采用时标外推技术，源时标自动选择切换，实现 0 秒切换
WY695 电力系统时间同步装置系统具有基于 NTP/SNTP 协议和 PTP 协议的网络时间服务器 模块，可应用于电力系统的以太网络的系统校时。
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WY695 电力系统时间同步装置
GPS 即全球定位系统(Global Positioning System)是美国的全球卫星导航系统，由 24 颗卫星 和 GPS 地面通讯站构成，是美国从本世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元， 于 1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航、定位能力与授时的新一代卫 星导航与定位系统。保证Байду номын сангаас地球表面任何无遮盖的地方都能同时收到三颗以上的卫星信号，保证 准确定位，精密授时。
WY695 电力系统时间同步装置
用户使用手册（Ver2.0）
武汉国电武仪电力自动化设备有限公司
WuHan GuoDian-WuYi Electric Power Automation Equipment Co,.Ltd.
中国• 武汉
WY695 电力系统时间同步装置
1. 设备总体描述
1.1 装置简介 WY695 电力系统时间同步装置是我公司精心设计、自主研发的一款以接收 GPS、北斗、铷
2.20 GPS接收灵敏度： 捕获≤－130DBm 跟踪≤－133DBm
北斗接收灵敏度： -127.6dBmW
2.21 铷原子钟：
— 频率准确度： +5x10-11
— 频率漂移率： ≤3X10-12/日 — 运行温度频移： ≤3X10-10
— 地磁效应：
≤1X10-11
2.22 绝缘耐压： 电源1500V交流50HZ 1分钟
铷原子时标是基于铷原子能级跃迁结合光抽运技术形成的铷原子振荡器，由晶体振荡器输出 的信号经过倍频综合后得到铷原子谐振激励信号，谐振器将该信号相关处理后产生误差信号，再 经伺服电路反馈给压控晶体振荡器，使压控晶振频率锁定在铷谐振器的中心频率，从于实现以铷 原子跃迁为参考的晶体振荡器。铷钟属于原子钟，年稳定是 1ppb 左右。
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WY695 电力系统时间同步装置
2. 技术参数
2.1 环境参数 2.1.1 工作温度： -5℃～+45℃ 2.1.2 贮存温度： -25℃～+70℃ 2.1.3 大气压力： 66KPa～108KPa 2.1.4 相对湿度： 5%～95%
2.2 工作参数 2.2.1 工作电压： DCll0～370V AC85～264V 交直流两用 2.2.2 功率消耗： 不大于 50W 2.2.3 装置显示： 18 位 LED 数码管显示北京时间年，月，日，时，分，秒等信息 2.2.4 接口精度： a） 脉冲信号: 包含 lPPS、lPPM、lPPH 等，其输出方式有 TTL 电平、静态空接点、RS-485 和光纤等 TTL 电平脉冲： — 准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns — 脉冲宽度：10 ms～200 ms — 上升沿的时间准确度：优于 1 μs 静态空接点脉冲: — 准时沿：上升沿，上升时间≤ 1 μs — 上升沿的时间准确度：优于 3 μs — 隔离方式：光电隔离 — 输出方式：集电极开路 — 允许最大 Vce 电压: 220 VDC — 允许最大 Ice 电流: 20 mA RS-485电平脉冲: — 准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns — 上升沿的时间准确度：优于 1 μs 光纤脉冲： — 秒准时沿：上升沿，上升时间 ≤ 100 ns
2.6 传输距离：
— RS232 接口：
≤15 米
— RS485 接口：
≤300 米
— 差分接口：
≤300 米
— 电流环接口：
≤500 米
— 光纤接口：
≤1000 米
— 差分 IRIG_B 码接口：≤300 米
— 调制 IRIG_B 码接口：≤1000 米
2.7 传输补偿步长：
100nS
2.8 内守时第一次同步时间： 32S
WY695 电力系统时间同步装置系统先进的多备份运行方式保证了设备的运行可靠性。 WY695 电力系统时间同步装置先进的守时系统为设备提供了最佳后备时钟,可以根据用户对 守时时钟的要求选择不同精度的守时插件，如恒温振荡器和铷原子钟等。 WY695 电力系统时间同步装置为变电站之间的时间同步提供 SDH 网配合 PTP 技术的亚微 秒级网络同步方案。 WY695 电力系统时间同步装置每面屏柜内为 19 英寸 4U 标准机箱。模块化设计，插件带有 热拔插功能，可以进行不停电（设备不停电）检修，插件为标准化设计，安装位置具有互换性， 组合灵活，易于扩展。插件采用的是背插式结构，具有维修方便，抗干扰强的特点。
作为本装置的时标可以有 4 个通道同时输入，装置会自动判别通道时标的正确性，采用时标 外推技术，确定下一秒时间正确的通道，通道的切换时间为 0S,切换时不会产生错误脉冲和时间 输出。 3.7 支持多种对时网
为提高变电站时间的可靠性，统一性，在变电站各小室间组成对时网能到达全站统一时钟的 要求，本装置可以采用光纤直接组网，且可以进行现场补偿传输延时。每台装置具有 2 个光纤输 入接口，4×N 个光纤输出接口（N 为光纤插件数目），主从级联无延时。 3.8 支持 SDH 网络，PTP 技术
2.9 内部延时：
50nS
2.10 时钟源切换时间：
0S
2.11 告警节点输出： 电源中断， 外部时间信号基准出错告警
2.12 天线长度：
30—50米，BNC接口微带有源天线
2.13 机箱尺寸：
19英寸架式机箱，高标准4U(宽482mm，高88mm)
2.14 最大插件数目： 10个
4
2.15 光纤 B 码输出数： 4 路×N（N 为光纤插件数目）
北斗导航系统是我国自主研制的全天候、全时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，具有 授时、定位、通信三大功能。随着我国“北斗”卫星的成功发射和使用，以北斗卫星优异的授时性 能，为构建我国完全自主的时频保障平台奠定了坚实的基础。北斗一号卫星以其突出的高精度授 时特性（采用同步卫星发射，地面铯、氢原子钟组为时间基准），为我国高精度时频应用提供了 广阔的前景。
原子钟组合信号信息来产生精度极高的同步绝对时间信息，作为变电站、电厂内各种电力设备的 标准时钟源，能够统一系统中各部分的时间基准。本装置既可以实现各系统在同一时间基准下的 运行监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作的先后顺序来分析事故的原因及发展过 程。为保证电力系统的安全运行，提高管理和运行水平提供了坚强后盾。
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WY695 电力系统时间同步装置
— 上升沿的时间准确度：优于 1 μs
b） IRIG_B码信号:包含直流IRIG_B码，差分IRIG_B码和调制IRIG_B码等
直流或差分IRIG_B码：
— 每秒 1 帧，包含 100 个码元，每个码元 10 ms
— 脉冲上升时间： ≤100 ns；
— 抖动时间：≤200 ns；
2.16 光纤输入数：
2路
2.17 GPS接收机载波频率：Ll GPS signal (1575.42 MHz)
北斗接收机载波频率：2492+5MHz
2.18 GPS通道数：
12个
北斗通道数：
6个并行通道
2.19 GPS跟踪：冷启动时间小于45秒，热启动时间小于5秒
北斗跟踪：冷启动时间小于2分钟，失锁重捕时间小于1秒
WY695 电力系统时间同步装置采用各种变电站通用的接口，可以满足所有保护测控装置的 时钟校准，具有 RS232 RS422/485，TTL 电平通讯授时接口；具有有源、空接点脉冲输出接口； 具有时脉冲，分脉冲，秒脉冲选择；配有 IRIG_B 码直流接口；IRIG_B 码 1KHz 调制接口；具 有 DCF77 对时接口；具有 BCD 数码显示接口；且接口方式还可根据用户要求进行定制。
接口 500V 交流 50HZ 1 分钟
WY695 电力系统时间同步装置
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WY695 电力系统时间同步装置
3. 装置主要特点
3.1 源时标精度高 本装置的 GPS 时钟源采用 MOTOROLA 工业用 GPS 接收模块，该模块接收的是美国海军
GPS 系统的 GPS L1 频段信号，输出脉冲基准源误差仅为±50nS；北斗时钟源采用的为 BD-6 无 源 OEM 板，能够同时接收“北斗一号”三颗卫星发播的六个波束的对时信号，静态 1PPS 的授 时精度小于 100nS。
装置内部采用的编码解码器件为工业级高速器件，门延时极小，再考虑所有内部转换的情况 下误差不超过 100nS。
内部守时采用高精度振荡器，采用的铷原子钟短期稳定率到达 10－11S,配合 GPS 源时标，进 行数字移相技术使保持时标更精确。 3.2 全硬件化设计
本装置内部编码解码全部采用 FPGA 完成，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定 制电路，FPGA 既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数目有限的缺点，它 具有的硬件逻辑可编程性、大容量、高速、内嵌存储阵列等特点使其特别适合于高速数据采集、 复杂控制逻辑、精确时序逻辑等场合的应用，因此由 FPGA 组成的硬件系统具有实时性高、运行 可靠、延时固定、方便补偿的特点。由于没有任何软件参与，所以不存在软件容易走飞的特有缺 陷。 3.3 模块插件设计
1.2 应用范围： 1) 电力系统 220KV～750KV 等级的变电站各二次设备的时标校正。 2) 电力系统输变电线路的纵差保护校准。 3) 电力系统 PMU 辅助应用。 4) 非电力系统的时间标记如 GSM 网、CDMA 网和广播电视系统。
1.3 符合标准： 《GJB2242-1994 时间装置通用规范》 《GJB2991-1997 B 时间码接口终端》 《IRIG STANDARD 200-98 IRIG SERIAL TIME CODE FORMATS (Format B)》 《IEEE std 1344 Standard for Synchrophasors for Power Systems》 IEEE Network Working Group RFC-1305 Network Time Protocol(NTP) IEEE Network Working Group RFC-1769 Simple Network Time Protocol(SNTP) 《GB/T15527-1995 船用全球定位系统（GSM）接收通用技术条件》 《IEEE1588 网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准》 《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装置和数据电路终接装置之间的接口》
— 秒准时沿的时间准确度：优于 1 μs；
调制IRIG_B码：
— 载波频率：1 kHz
— 频率抖动：≤载波频率的 1％
— 信号幅值（峰峰值）：高幅值为 10 V，低幅值符合 3 : 1 调制比要求
— 输出阻抗：600Ω，变压器隔离输出
— 秒准时点的时间准确度：优于 20 μs
2.5 内部守时精度：在守时保持状态下的时间准确度优于 0.3 μs/min
本装置采用模块化设计，配置灵活，结构紧凑，方便扩容，且所用的插件均可随意安排位置， 对性能无任何影响，背插式结构便于维护检修，而且允许进行热拔插，即允许进行不停电设备检 修。主箱体采用的是符合电磁兼容的铝合金材料，抗干扰能力强。 3.4 输出通道种类多，配置数量灵活
本装置可以满足现有变电站所有保护测控装置的对时接口方式，串口输出有 RS232,RS422/485 方式，串口格式可定制。脉冲输出可以配置无源空接点或有源方式，接口电压 高达 220V 且不分正负。提供 IRIG_B 码输出，分为直流码和调制码，直流码输出接口可以选配 差分、TTL、电流环。另外还提供 NTP 网络对时接口，DCF77 接口，电信 E1 接口，LED 显示 BCD 码接口等，所有接口均采用电气隔离，因为采用插件结构，各种接口均可定制。 3.5 主时钟单元与扩展时钟单元高度兼容
本装置的主时钟单元和扩展单元具有高度的兼容性，除源时标选择外，两者内部接结构完全
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统一，使得主时钟单元和扩展单元具有极大的互换性，且因为扩展单元和主单元采用相同的硬件， 因此扩展单元所达到的性能指标相对主单元不会有所降低。 3.6 采用时标外推技术，源时标自动选择切换，实现 0 秒切换