SZ系列GPS標準時間同步鐘使用說明

1、SZ-2U 型GPS(16 路時鐘輸出)1南京南瑞RS232/485 轉(zhuǎn)換器4、概述隨著電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)對時間統(tǒng)一的要求越來越迫切，對時間的同步精度也越來越高，我們研制的 SZ 系列 GPS 標準時間同步鐘就是專門為電力系統(tǒng)的自動化提供高精度時間基準的時間同步設(shè)備。該設(shè)備以美國導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)(GPS)為時間基準，時間同步精度 1 科 s。它選用美國專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 GPS 接收機部件進行二次開發(fā)研制而成。它可以同時跟蹤視場內(nèi)的 12 顆 GPS 衛(wèi)星，自動選擇最佳星座進行定位、定時，輸出與協(xié)調(diào)世界時 UTC 時間同步精度為 1 科 s 的秒(1PPS)、分(1PPM)、時(

2、1PPH)定時脈沖和北京時間的鐘面，還可實現(xiàn)工頻量的測量，外部事件(SOE)產(chǎn)生的時刻記錄，并按照一定格式經(jīng)串行口分別輸出日期、時間、周波鐘、周波數(shù)、鐘差、事件產(chǎn)生時刻和安全運行天數(shù)等信息，供電力系統(tǒng)需要標準時間尺度的各種自動化裝置使用。本設(shè)備采用單片機控制，軟硬件結(jié)合的技術(shù)設(shè)計，充分利用 GPS 接收組件的潛力。因此系統(tǒng)具有可靠性高、功能多、精度高、性價比好和操作方便等特點，完全可以滿足電力系統(tǒng)時間同步要求。它的使用推廣，將大大促進和提高電力系統(tǒng)的事故分析，故障測距和繼電保護等自動化技術(shù)的發(fā)展。、技術(shù)指標1 .接收頻率：1575.42MHz,可同時跟蹤 812 顆 GPS 衛(wèi)星。2 .天線射

3、頻靈敏度：-166dbw,天線配帶 30 米饋線。3 .捕獲時間：20 秒2 分鐘4 .1PPS 輸出定時準確度：1 科 s極性：正脈沖阻抗：50a前沿：v20ns5 .1PPM 輸出定時準確度：1 科 s極性：正脈沖脈寬：約 1s阻抗：50前沿：v20ns6 .1PPH 輸出電平：TTL 電平脈寬：約 100ms 路數(shù)：一路電平：TTL 電平定時準確度：1s 電平：TTL 電平極性：正脈沖脈寬：約 1s阻抗：50前沿：v20ns7 .周波測量精度：0.001 周。8 .安全運行天數(shù)：可人工預(yù)置或清除。9 .突發(fā)事件測量：測量精度 1 科 s,格式為 XX 年 XX 月 XX 時 XX 分 X

4、X 秒 XXX 毫秒 XXX 微秒。本機可存儲三組突發(fā)事件時刻。10 .工頻鐘：50Hz 市電驅(qū)動運行的時鐘，開機時與標準鐘同步。11 .鐘差：標準鐘減去工頻鐘的差值，同步時差值為零，精度 20 毫秒，鐘差值的大小反映電網(wǎng)運行的質(zhì)量。12 .經(jīng)度、緯度：電網(wǎng)同步鐘所在的地理位置。13 .顯示：十四位 LCD 顯示，顯示內(nèi)容包括周波數(shù)，日期，時間，安全運行天數(shù)，經(jīng)度，緯度，工頻鐘面，鐘差（標準鐘一工頻鐘），突發(fā)事件時刻。14 .串行口 1,2:輸出編碼（年月日時分秒），工頻鐘時間（時分秒），鐘差、周波數(shù)和突發(fā)事件產(chǎn)生的時刻，每秒發(fā)一次。15 .串行口 3,4:輸出時間，日期，周波數(shù)，安全天數(shù)信息

5、，工頻鐘面和鐘差，可用于異地顯示，每秒發(fā)一次。16 .電源：輸入電壓范圍：交直流 110V220V10%最大輸出功率：30W輸入頻率范圍：4763Hz工作溫度范圍：-10C+55C三、通訊規(guī)約SZ 系列 GPS 既可以采用報文方式軟件對時，又可以采用脈沖方式硬對時，其中報文方式的通訊規(guī)約有五種。1 .規(guī)約 1接口標準：RS232 或 RS422/RS485通訊速率：4800b/s數(shù)據(jù)位：8 位（ASCn 碼）起始位：1 位停止位：1 位校驗位：無輸出報文格式：語句 1:BJT,YYMMDDhhmmss,XXXX.XX,HHFFPP,ff.fififKCRvLF語句 2:SOE,YYMMDDhh

6、mmss,UUUUUU語句 3:ERR,YYMMDD,hhmmss其中：BJT 表示北京時間，SOE 表示外部事件，ERR 表示信號丟失或接收衛(wèi)星少于 3 顆。YY 為年，MM 為月，DD 為日，hh 為時，mm 為分，ss 為秒，UUUUUU 為微秒，土表示鐘差的符號，XXXX.XX 為鐘差值（標準鐘一工頻鐘），單位為秒，HHFFPP 分別為工頻鐘的時，分，秒。ff 為周波數(shù)的兩位整數(shù)部分，fififi為周波數(shù)的三位小數(shù)部分。 （如年份需要四位表示，即 YYYY,請說明）*正常情況，只發(fā)語句 1;*有外部事件時，發(fā)語句 2;*當出現(xiàn)信號丟失或接收的衛(wèi)星少于 3 顆時，發(fā)告警語句 3。語句 3

7、 中的 YYMMDDhhmmss,表示失星時的年、月、日、時、分、秒。串口輸出年，月，日，時，分，秒，工頻時間，鐘差，周波數(shù)和外部事件產(chǎn)生的時刻（準確到微秒），每秒發(fā)送一次，起始位與標準秒的同步誤差小于 0.2ms。2 .規(guī)約 2接口標準：RS232 或 RS422/RS485通訊速率；4800b/s數(shù)據(jù)位：8 位（數(shù)據(jù)為壓縮 BCD 碼，字符為 ASCH 碼）起始位：1 位停止位：1 位校驗位：無輸出報文格式：HHMMSSYYMMDDFFF1F1F2F2QH2H2MM2S2S2其中：為起始符，為工頻標志，為周波標志，為結(jié)束標志，以上均為 ASCn 碼。HHMMSSYYMMDD 分另 I為北京

8、時間：時，分，秒，年，月，日；FF 為周波數(shù)的整數(shù)部分；FiFi為周波數(shù)的小數(shù)點后第一、第二位小數(shù)；F2F2為周波數(shù)的小數(shù)點后第三、第四位小數(shù)；H2H2M2M2s2s2為周波鐘的時分秒；以上數(shù)據(jù)均為壓縮 BCD 碼。3 .規(guī)約 3(IRIGB)數(shù)據(jù)格式：秒、分、時，一年中的第 n 天，每秒發(fā)送一次，內(nèi)含 100 個脈沖。分直流碼和交流碼兩種。4 .規(guī)約 4(DCF77)數(shù)據(jù)格式： 分、 時、 星期、 月、 年， 以 BCD 方式編碼， 每分鐘組裝完成整個報文信息， 以 TTY 或 RS232方式輸出。5.規(guī)約 5(T 格式)ASCII 數(shù)字和序列(“00”秒時)：序號12 345 67 891

9、011121 314 .1516 171 81)2021 222 32,4信息T99123107235900 CR LF30 3030 3030 303030 303030時鐘54 3A toto3A toto3A toto3A 30 to3Atoto3Atoto3A 30: 20 D0A報文39 3931 3933 393732 3935 39B 年月日星期時分秒注：T=響應(yīng)請求或信息字頭每個整分自動發(fā)送時間信息接收到“T”后，每分鐘循環(huán)發(fā)送時間信息:=隔離時間單位接口方式：RS232 或 RS422/RS485通訊速率：9600b/s數(shù)據(jù)位：8 位起始位：1 位停止位：1 位校驗位：無四、

10、SZ-1 型1 .結(jié)構(gòu)采用臺式塑料機箱，其尺寸為 230(寬)mm320mm(深)標準 4U 工業(yè)機箱2 .功能SZ-4U 是在 SZ-2 的基礎(chǔ)上將 1PPS1PPM 信號以 16 路為模擴展為 1696 路同步信號輸出，以無源空接點或 24V 有源接點方式輸出。也可將串口信號(報文對時)以 16 路為模擴展為 1696 路信號輸出。3 .面板說明圖 9.1(1)LCD1、LCD21PPS 指示次 T 同 SZ-2 型(2)P1P6:脈沖擴展板，每塊板可擴展 16 路 1PPS 或 1PPM 同步信號分、秒脈沖可通過板上的位碼開關(guān)選擇，O 時分脈沖OFF 為秒脈沖注：a.同步脈沖為無源空接點

11、輸出時，將板上的跳線 2 和 3 短接。b.同步脈沖為 24V 有源輸出時，將板上跳線 1 和 2 短接，3 和 4 短接。12跳踐T|34(3)PW 電源板，為擴展板提供工作電源4.背板說明背板布置示意圖如圖 9.2 所示(1)PW 電源輸入(2)P1、P2、P3、P4P5、P6:34 芯扁平電纜插座，用于 1696 路信號輸出。a.當脈沖輸出為無源空接點時，34 芯扁平電纜定義為 1,3,531 為空接點“+”端即+24V 電源輸入端。 2,4,632 為空接點“-”端， 即同步脈沖信號輸出端。b.當脈沖輸出為有源接點時，34 芯扁平電纜定義為 1,3,531 為空接點“一端即接地端，24

12、V 地。2,4,632 為空接點“+”端，即同P11曲(+)按地2購(一)脈沖信號輸出34接24V4電(一)腺沖信號輸出113132無源輸出有源輸出步脈沖信號輸出端。（3）其它：同 SZ-2 型。圖 9.2十、SZ 系列 GPS 配套設(shè)備（一）SZ-LED 遠距離顯示器該設(shè)備與 GPS 配套使用，通過與 SZ 系列 GPS 連接，可以遠距離（通常安裝于模擬屏上）顯示年、月、日、時、分、秒，安全運行天數(shù)，周波數(shù)，工頻鐘，同時具備掉電不失去任何信息的功能。1 .使用說明遠距離顯示的內(nèi)容是由 SZ 系列 GPS 的 3,4 口輸出的。用于遠距離顯示輸出方式時應(yīng)先將 SZ 系列 GPSi 板上的四位位

13、碼開關(guān)的第一位（SW-1）撥至 ON 側(cè)，而其余 3 位（SW-2、SW-3SW-4）全部撥至 OFF 側(cè)，然后將串口 3 或串口 4 與顯示器的串口相連即可。2 .安裝尺寸其安裝尺寸主要以 125（高）mm575（長）mnX75（深）mm標準3 .顯示格式（1）日期：0 2年08月08日1 8時18分18秒（3）安全運行天數(shù)88888（4）電網(wǎng)周波：50.000H注：a、日期中如需以四位顯示年，需預(yù)先訂制；b“根據(jù)用戶要求年、月、日、漢字可用“一”表示，時、分、秒漢字可用表不。4 .顯示顏色以紅色為主，綠色需訂制5 .背板說明背板布置示意圖如圖 10.1 所示圖 10.1(1)串行輸入信號插

14、座(DB9 孔)其引腳定義：1#422 口(+)輸入信號2#422 口(-)輸入信號3#232 口輸入信號5#232 輸入信號的地(2) LED 段驅(qū)動輸出插座(3) LED 位驅(qū)動輸出插座(4) 電源開關(guān)(5) 電源插座(6)SZ-TM2 脈沖擴展箱該裝置選用 2U 工業(yè)機箱與 SZ 系列 GPS 配套使用。從 GPS 設(shè)備中接收秒脈沖和分脈沖，經(jīng)過隔離、驅(qū)動放大，具有分、秒脈沖、有源、無源可選，結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點。應(yīng)用于需要硬對時的各種保護及監(jiān)控裝置。1 .技術(shù)指標(1)1PPS 俞出定時準確度：1s 前沿：20ns 脈沖寬度：100ms(2)1PPM 俞出定時準確度：1s2.面板、背板示意圖

15、52-TY2 脈沖擴展裝制圖 10.2(1)面板PW 為電源指示燈，L1L32分別為 32 路秒或分脈沖輸出指示燈。(2)背板前沿：20ns脈沖寬度：1sONOOOOOOOOOOOOOOOOnLIL2L16OOOOOOOOOOOOOOOOL17L32(1)圖 10.31PPS1PPM4 針鳳凰端子，1PPS1PPM別為秒脈沖和分脈沖輸入端,電平輸入，也可以 485 方式輸入，其中“+”接信號，可以 TTL(1)SW 為兩個 8 位位碼開關(guān)，通過此開關(guān)可分別將第 116 路設(shè)置成秒脈沖或分脈沖輸出，其定義為：ON 表示秒脈沖輸出，OFF 表示分脈沖輸出。X1:32 針鳳凰端子，輸出 16 路無源

16、空接點或有源接點的秒或分脈沖。a.秒脈沖或分脈沖無源輸出接口如圖 10.4 所示I圖 10.4b.秒脈沖或分脈沖有源輸出接口如圖 10.5 所示圖 10.5(4)注：如需 32 路分或秒脈沖的無源空接點輸出，則 SWX1 均為上下兩排。十一、使用說明1 .開機步驟(1)天線架設(shè)如右圖所示：將天線的蘑菇頭擰在天線支架上，將支架固定在視野盡可能開闊的地方，以便接收到盡可能多的 GPS衛(wèi)星，否則將影響機器的授時精度。(2)把天線饋線接到背板天線輸入插座上按需要把 1PPS,1PpM1PPH 以及 RS-232X11M1(+)2M1(-)3M2(+).14M7(-)15M8(+)16M18(-)X11

17、7M9(+)18M9(-)19M10(+).30M15(-)31M16(+)32M16(-)SZ-TMZ424V地Mi脈沖對時設(shè)備2)X1 端子出線如下圖:串行接口信號用合適的電纜與各終端設(shè)備接好，把電網(wǎng)的交流 220V 電壓接到背板的周波插座上，把突發(fā)事件觸點信號線接到突發(fā)事件插座上（天線必須在開機前接好）。（3）把電源接到 220V 交流或直流電源上（4）接通電源開關(guān)兩塊液晶顯示屏的低二位分別顯示 HP,表示機器初始化工作正常，正在搜索 GPS衛(wèi)星。5 5）1PPS 指示燈閃爍，每秒閃一次 8 位液晶顯示屏有數(shù)字顯示，接收機狀態(tài)位顯示A 時，表示接受機正常跟蹤，所有信號可以使用。6 .翻頁

18、顯示翻頁顯示使用面板上的顯示鍵（向下翻頁）和數(shù)字鍵（向上翻頁）接收機跟蹤后，八位液晶屏顯示當前的時間和接受機的狀態(tài)。即：A-HH:MM:SSL-時分秒其中 A 表示接受機的狀態(tài)正常L 表示信號丟失或接受的衛(wèi)星少于三顆或其它告警。此時報文格式將增加一條語句 ERR,YYMMDD,hhmm 颯于告警。按一次顯示鍵，則顯示日期，即：A-YY:MM:DD年月曰再按一次顯示鍵，則顯示安全運行天數(shù)，即：A-DDDD 表示天數(shù)再按一次顯示鍵，則顯示經(jīng)度，即：DDDMM.MMM度分再按一次顯示鍵，則顯示緯度，即：DDMM.MMM度分再按一次顯示鍵，則顯示工頻鐘時間，即：A-HHMM;SSL-時分秒再按一次顯示

19、鍵，則顯示鐘差（標準鐘-工頻鐘），即：XXXX.XX 單位為秒再按一次顯示鍵，顯示第一個突發(fā)事件時刻的毫秒數(shù)和微秒數(shù)，即：A1MMM.UUUt 后一位是科 s再按一次顯示鍵，顯示第一個突發(fā)事件時刻，即：A2HH:MM:SS時分秒再按一次顯示鍵，顯示第一個突發(fā)事件時刻的日期，即：A3YY.MM.DD年月日再按一次顯示鍵，顯示第二個突發(fā)事件的毫秒數(shù)，即：A1MMM.UU 最后一位是科 s再按顯示鍵，依次顯示第二個突發(fā)事件的時間、日期：第三個突發(fā)事件的毫秒數(shù)和微秒數(shù)，時間，日期本組一共可儲存三組突發(fā)事件的時刻。當?shù)谒膫€事件到來時，第一個自動消失，始終保持三組新數(shù)據(jù)。如上所述按動顯示鍵時順序顯示，當?shù)?3 個突發(fā)事件顯示完畢后，再按顯示鍵又從第一個突發(fā)事件時刻開始顯示，周而復(fù)始。當顯示完突發(fā)事件時刻后，返