电网时间同步系统---概念

       由上图可以清楚的看到时间同步系统包含三个部分，主时钟，时间信号传输通道，时间信号用户设备接口。

     对于主时钟而言，也是由三个部分组成的，

第一部分是时间信号接收输入信号，通过接收利用无线或者有线手段外部时间基准信号。获得1pps和包含北京时间的时刻和时间信息的时间报文；

第二部分是时间保持单元，主时钟内部的时钟，当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，保持一定的走时准确度，是主时钟输出的时间同步信号准确度符合要求；

第三部分是时间信号输出单元，当主时钟接收到外部时间基准信号时，按照外部时间基准信号输出时间同步信号，当接收不到外部时间基准信号时，按照内部时钟保持单元的时钟输出时间同步信号。

对于输入的时间信号类型主要有三种：a.GPS时间信号，b.IRIG-B/DCLS时码，c.原子钟频标。

时间信号传输通道应该保证主时钟发出的时间信号传输到用户设备时能满足用户设备对时间信号质量的要求，一般是采用以下几种通道

（1）同轴电缆：用于高质量的传输TTL电平信号，如lpps，lppm，lpph和IRIG-B(DC)码TTL电平信号等，传输距离<=15m，输出阻抗为50欧。

（2）屏蔽控制电缆：用于传输金泰空接点脉冲信号，传输距离要小于等于150m。如果是用于在保护室内传输的RS-232接口信号，传输距离<=15m，如果是用于在保护室内传输的RS-422，RS-485接口信号，传输距离要小于等于150m。

（3）音频通信电缆：用于传输IRIG-B(AC)信号，传输距离要小于等于1000m。

对于时钟提供的脉冲信号应包含一下类型：lpps脉冲信号，lppm脉冲信号，lpph脉冲信号；他们所给的脉冲宽度为10ms~200ms。

时码信号IRIG-B码主要有三种。

（1）IRIG-B(DC)时码（非调制的）

每秒1帧，包含100个码元，每个码元10ms。2ms宽度表示二进制0，分隔标志或未编码位。5ms表示二进制1.8ms表示整100ms基准标志。

IRIG-B(DC)时码准时沿上升时间<= 0.1us。IRIG-B(DC)时码准时上升沿时间标准度 <= 1us。

这种时码采用的接口类型为TTL电平，RS-442/RS-486，光口。

（2）IRIG-B(AC)时码（调制的）

用IRIG-B(DC)码对1khz正弦波进行幅度调制形成的时码信号。幅度大的对应高电平，幅度小的对应低电平，调制比为2:1~6:1连续可调。典型的调制比为3:1，输出阻抗为600欧，信号高幅值〉=10V。

IRIG-B(AC)时码准时幅度变化点（斜率变化）的时间准确度〈=20us。

（3）DCLS时码

DCLS是IRIG码的另一种传输码形，用直流电位来携带码元信息，等效于IRIG调制包的包络，已8ms的脉冲作为参考标记，5ms的脉冲表示逻辑1，2ms的表示逻辑0；每个脉冲都必须在每个10ms的开始作为时间码解码信息。

IRIG-B普通方式与DCLS方式的比较如下图

串口时间报文有时间报文和频率报文两种格式。

时间报文应该包括下列内容：

时间：时，分，秒；日期：年，月，日。

时间频率报文除时间，日期以外，还应该包括频率信息，输出值精准到小数点后4后。

报文起始，结束标志以及其他信息传输必须的标志，也可以包含用户指定的其他特殊内容，如时间基准标志，GPS卫星锁定状态，接收GPS卫星数，告警信号等。

时间信息格式：

同步标志<S>与秒脉冲（PPS）的前沿对齐，偏差小于5毫秒。当时钟装置收到外部时间基准信号时，同步标志则发送字符<S>，<S>的ascii码为53H，当时钟装置失步就停发<S>。

<T>为发送时间信息的信息头，<T>的ascii码为54H；然后依次是小时的十位，个位。。。直到年的个位信息，分别0-9的ASCii码（30H-39H）;

校验字节是小时的十位，个位。。。直到年的个位信息逐字节异或后在非运算的结果（异或非校验）。

<A>为发送时间信息的信息结尾，<A>的ASCii码为41H。

时间频率的报文格式：

<F>为发送时间信息的信息头，<F>的ASCii码为46H，然后依次是频率值的十位，个位。。分别为0-9的ASCii码（30H-39H）。

校验字节也是频率值的异或非校验。

<B>为发送频率信息的信息结尾，<B>的ASCii码为42H。

报文的发送时间为每秒输出，每分输出或者根据请求输出一次，或者用户指定的方式输出。

传输的方式为RS-232/RS-485通讯口。

通过NTP或TCP/IP协议的标准网络接口，对系统实现网络授时。精准度为100ms-1000ms（广域网），10ms-100ms（城域网） 200us-10ms（局域网）

对于主时钟上面的多路时间信号输出，不管接口的类型，都必须要隔离。

（1）静态空接点信号接口-----隔离：光隔离-----输出：集电极开路-----允许外接电压>=250V-----允许Ic电流>100ma-----连接器：端子排。

（2）TTL电平输出-----隔离：光隔离+电源隔离-----输出：有源0-5V-----负载：50欧-----驱动：Hcoms-----主时钟提供检测的1pps，1ppm，1pph应为TTL输出。-----连接器：端子排

（3）串行数据通讯接口RS-232-----隔离：外加隔离装置-----符合GB/T 6107-2000-----接口：9针D型小型公插座，图如下

（4）串行数据RS-422-----隔离：光隔离+电源隔离-----符合电气特征EIA/422-----连接器：端子排

（5）串行数据RS-485-----隔离：光隔离+电源隔离-----符合电气特征EIA/485-----连接器：端子排

（6）AC调制信号接口-----隔离：电磁隔离-----载波频率：1Khz-----连接器：端子排

各种时间同步信号采用的点接口如下