电力GPS时钟同步系统解决方案北京创想京典科技发展有限公司科技领先铸就最佳什么是时间？时间是一个较为抽象的概念，爱因斯坦在相对论中提出：不能把时间、空间、物质三者分开解释，"时"是对物质运动过程的描述，"间"是指人为的划分。

时间是思维对物质运动过程的分割、划分。

在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。

时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。

广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。

现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。

另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应：在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。

就今天的物理理论来说时间是连续的，不间断的，也没有量子特性。

但一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论，弦理论，M理论，预言时间是间断的，有量子特性的。

一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。

什么是时间？根据斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大霹雳（或称大爆炸）开始的，在此之前的时间是毫无意义的。

而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。

卫星时钟系统为什么含有精确的时间信息？地球本身是一个不规则的圆，加上地球自转和公转的误差，如果仅仅依靠经度、纬度、海拔高度三个参数来定位的偏差会很大，所以引入了一个时间参数，每个卫星都内置了一个高稳定度的原子钟！有关的卫星导航系统！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：主控站位于美国科罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地。

2、北斗北斗卫星导航系统﹝BeiDou Navigation Satellite System，英文缩写BDS﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。

系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

3、GLONASS格洛纳斯（GLONASS），是俄语“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的缩写。

格洛纳斯卫星导航系统作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统和中国的北斗卫星导航系统。

该系统最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。

俄罗1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。

该系统于2007年开始运营，当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。

到2009年，其服务范围已经拓展到全球。

该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。

“格洛纳斯”导航系统目前在轨运行的卫星已达30颗，俄航天部门计划2014年内再发射3颗卫星时钟同步系统常用接口！1、RIRG-BRIRG-B，简称B码，分为交流和直流两种信号，直流精度高，交流精度低。

2、脉冲时间脉冲信号（英语：Clock signal），计算机科学及相关领域用语。

此信号在同步电路当中，扮演计时器的角色，并组成电路的电子组件。

只有当同步信号到达时，相关的触发器才按输入信号改变输出状态，因此使得相关的电子组件得以同步运作。

可以分为秒脉冲（PPS）、分脉冲（PPM）、时脉冲（PPH）卫星时钟同步系统常用接口！3、RS232/RS422/RS485RS232也叫串口，是计算机与外部设备通讯最常用的接口，一般表现形式为9针，双排，一排为5针，第二排为四针，也叫DB9接口。

该接口为单向通讯，传输距离一般不超过20米，在长线驱动器的作用下也可以传输到500米左右。

RS422是由RS232发展而来的，它是为了弥补RS232的不足而提出的。

为改进RS232通讯距离短、速率低的缺点，RS422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS485标准在RS422的基础上增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。

卫星时钟同步系统常用接口！4、CANBUSCANBUS（ControLLer Area Net-work Bus）系统通过相应的CAN接口连接工业设备,作为ISO11898CAN标准的CANBUS（ControLLer AreaNet-work Bus），是制造厂中连接现场设备（传感器、执行器、控制器等）、面向广播的串行总线系统，最初由美国通用汽车公司（GM）开发用于汽车工业，后日渐增多地出现在制造自动化行业中。

5、RJ45RJ45是各种不同接头的一种类型（例如：RJ11也是接头的一种类型，不过它是电话上用的）；RJ45通常用于计算机网络数据传输，接头的线有直通线（12345678对应12345678）、交叉线（12345678对应36145278）两种。

1、用户需求分析由于GPS的定位和授时系统的准确性和开放性，因此在电力系统中的应用非常广泛，可以用于故障定位、故障录波、状态确定、电机励磁和调速、功角测量等。

在保护方面已用于电力系统的失步保护、线路的电流纵差保护等，还用于电网的综合自动化系统、继电保护装置的同步精确对时。

GPS接收器能够送出非常精确的时间信息，但该信息是固定不变的。

它必须经过转换后才能满足系统内已经使用或将要使用的各种装置对同步源的要求。

各个制造厂商以及用户对同步的要求是各不相同的，有些使用不同幅值、不同频率、不同时延的脉冲同步方式，而有些使用标准的串行编码方式，比如MSF格式或IRIG－B格式，用户大多喜欢使用当地时钟格式（比如北京时间）而不喜欢使用UTC时钟格式。

于是就必然地出现了一种规约转换器。

将GPS接收器送出的固定信息转换成各种不同的格式输出，以满足各种装置及用户的要求。

该规约转换器就俗称为GPS同步时钟。

利用同1个信号对电网内的所有时钟进行实时或定期同步对时，可以达到统一时钟的目的。

目前大致有3种对时方式：（1）电网中心调度所通过通讯通道同步系统中各时钟；（2）利用广播电台、电视台、天文台的无线报时信号；（3）利用GPS全球定位系统的时钟信号。

第一种同步方式是目前远动系统普遍采用的方式，该同步方式需要占用通道时间。

由于信号通过通道传送到不同厂，站的延时不相同，所以只能保证时间的误差在ms级以上的水平，并且对通道的要求高。

第二种同步方式受气候影响比较大，与厂、站所在地理位置也有很大关系，并且容易受到电磁波的干扰，丢失信号。

第三种同步方式是目前最理想的同步方式，即GPS时钟同步方式GPS 系统每秒发送一次信号，其时间精度在1μs以内，在全球任何位置均能可靠接收到信号，是理想的同步时钟源。

GPS卫星同步时钟有多种接口输出方式，如脉冲同步方式、串行同步方式、编码同步方式等，完全可以满足各类装置的同步要求。

GPS主时钟当接收到空中卫星信号后，直接通过FTMШ测频模块来对SCADA电力调度系统，实现对远程现场的运行设备进行监视和控制，以满足远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能的同步要求。

GPS服务器还可以支持满足电力继电器室需要的不同输出方式，主要是通过时间扩展设备来扩展如：IRIG-B时间码、DCLS、1PPS、1PPM、DCF77、RS232、RS422等。

另外，电力的一些终端设备如RTU、SCAD、办公设备、交换机等的时间校正则通过TCP/IP网络与GPS时间服务器相连接电厂、电站时钟同步系统方案2、设计指导思想主时钟将安装在电子机柜室，该系统包括一个标准的NTP时间服务器和两个冗余独立相互备份中心母钟，若主单元发生故障，系统则可自动切换备用单元且发出报警信号。

主时钟由一个温度稳定的石英震荡器控制，误差为0.01秒每天。

主时钟为DCS控系统及其它控制系提供对时和其它所需信息，同时主时钟通过天线自动的与GPS/北斗进行对时。

3、主时钟系统功能描述通过子钟使整个单元机组的各种设备获得一个统一的时间，此主时钟有足够的接口满足各分系统的要求。

各系统包括DCS的分系统、基于MPCS的PLC、CEMS、SCADA等系统的各种数字系统的时间同步。

有1PPS、1PPM、1PPH的标准频率参考输出。

有用于GPS/北斗时间和主时钟自动调整的天线。

有与DCS以及该单元机组中的所有其它数字控制和监测系统同步的功能。

主时钟有12个信号通道与子钟通信，每个通道上可以至少允许有200个子钟同时工作和自动对时。

备用系统的切换时应具有现场故障报警输出至时钟网管系统或者DCS。

主时钟安装在玻璃面的立式柜中，可以通过该窗户观察其中的仪表，其尺寸最终由卖方提供。

系统具有时、分、秒脉冲和日期信号输出和显示功能，系统应配备一套可至少连续12小时供电的备用蓄电池。

蓄电池及其充电器都安装在主时钟柜中。

子时钟功能要求。

子时钟时间信号来自主时钟系统，子时将作为电站各办公室等地方的时间显示，外型设计要美观大方且宜于悬挂。

各种类型的时钟型号和外观设计都应经过业主方/工程师的许可。

子时钟的型号应至少包括以下两种：数字型日期型电厂、电站时钟同步系统方案4、时钟系统总体描述主时钟系统由GPS/北斗接收天线、主备高稳母钟、接口扩展单元、时钟网管监控系统、数字式子钟、传输通道电源组成。

时钟系统中的中心母钟有两个时钟频率发生器（双主机时钟装置），其中一个作为系统校时信号的主要来源，另一个作为整个时钟系统的热备份，以备紧急故障时自动启用。

母钟显示板上可显示年、月、日、时、分、秒时间信息。

两台高稳石英母钟构成主备用方式，主备工作钟能自动和手动倒换且可人工调整时间。

接口扩展单元提供时钟系统接口扩展。

一方面驱动本地子钟，另一方面同时向其他子系统的服务器提供时钟信号，主时钟为DCS控系统及其它控制系提供对时和电厂、电站时钟同步系统方案其它需要准确时间信息的地方提供精确的同步时钟信号。