校时服务器

一种基于IRIG-B码的校时服务器

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发表时间:2020-09-29 19:02作者:同步天下来源:原创

随着国家智能电网的快速发展,对变电站站内设备的授时精度要求越来越高。目前站内设备的主要授时方式为脉冲同步方式、串口同步方式、IRIG-B码信息同步方式等。由于IRIG-B码同步方式对时精度高并简化了对时回路,国家电网公司对于电力二次系统时钟管理中明确要求逐步采用IRIG-B码标准实现GPS装置和相关系统或设备的对时。

本文从B 码标准、B码校时服务器组成工作原理、授时精度影响因素等几大方面介绍基于IRIG-B码的校时服务器。

1、什么是IRIG-B码

时间码IRIG-B是美国靶场司令部委员会制定的一种时间标准。IRIG-B码为脉宽编码,传输速率为1帧/秒,一帧数据由100个码元组成,每个码元的宽度为10ms,其每帧数据包含年、天、时、分、秒等信息,被授时设备通过接收并解析IRIG-B码信息,来校对本地时钟的时间。所以在IGIG-B码对时过程中要保证每一个码元信息要正确、可靠的进行传输。

2、B码校时服务器的组成

B码高精度授时能解决靶场测量、通信等行业应用中的时间同步问题。B码授时一般采用主从结构,B码授时终端为主机,位于各个用户端的解码终端为从机。主机输出B码,并分发给各用户端;用户端按照B码帧结构进行解码,可以恢复出时间,从而实现B码授时。

基于北斗授时的B码终端主要由授时与时间信息提取模块、直流(DC)码生成模块和交流(AC)码生成模块组成。


(1)授时与时间信息提取模块

授时与时间信息提取模块主要由北斗授时模块、中心处理模块和高稳晶振3个模块组成。其中北斗授时模块的主要功能是接收北斗卫星导航信号、经解调,输出高精度的代表北斗时的授时1pps和TOD信息(含北斗时间及授时状态等信息);

中心处理模块的主要功能是:

a、接收北斗授时模块的TOD信息,提取年月日时分和秒时间信息,并将时间信息输出给DC码生成模块;

b、根据北斗授时1pps和TOD信息,对高稳晶振进行驯服,校准其10MHZ信号

c、根据校准后的10mhz,综合产生精度更高的系统10mhz和1pps,提供频率和同步参考产生B码程控信息。

(2)DC码生成模块

DC码生成模块的主要功能是接收中心处理模块输出的时间信息,程控信息、10mhz和1pps,按照B码相关的通用规范格式,以10mhz和1pps为参考,通过寄存器存储表示相应二进制0、1和位置识别标志的值,为了使DC-B码的帧头与1pps同步,需要在检测到1pps上升沿之后开始产生B码,然后将产生的B码与1pps进行同步处理,使两者同步输出。

(3)AC码生成模块

AC码生成模块主要由数字调制器、DA转换模块和滤波模块组成,主要功能是以10mhz和1pps为参考,采用1khz正弦波对DC-B码进行幅度调制,综合、同步输出AC-B码,AC-B码的幅度和调制比可控。AC-B码产生的技术原理是:以输入的DC-B码为基础,接收中心处理模块给出的程控信息,控制数字调制器按照指定的幅度和调制比输出对应的数控地址,通过数控地址线控制DA转换模块产生相应的模拟信号,最后经过滤波处理后得到相应幅度和调制比的AC-B码。

1pps是北斗授时1pps对高稳晶振进行驯服之后输出的1pps,其保持了真实北斗授时1pps的长稳特性和高稳晶振好的短稳特性,以其作为同步参考来验证DC-B码和AC-B码的授时性能。

DC-B码帧头与1pps同步误差控制在100ns以内,由于B码产生的频率参考为10mhz,其周期为100ns,故同步精度理论上会控制在100ns以内。

AC-B码帧头与1pps同步误差一般控制字啊1us以内。AC-B码的幅度和调制比可以进行调整,以满足用户不同需求,同时AC-B码相比DC-B码具有较强的长距离传输能力,为距离较远的分布式用户提供了实现远程组网时间同步的可行手段,具有很好的工程应用价值。

3、影响B码校时服务器授时精度的因素

当传输距离一定时,B码校时服务器输出RS-485总线驱动负载的数量越多,对时信号峰峰值越小,上升沿时间越长,授时精度偏差越大,并且输出信号的波形发生畸变和小的波形振荡。

当驱动负载数量一定时,传输线距离越长,对输出信号的幅值影响不大,而信号的上升沿时间变长,授时精度偏差也变大,信号波形也发生小的失真。

当通过RS-485电平的IRIG-B码方式与被授时设备对时时,在授时环境无强烈的电磁干扰时,1路RS485节点驱动负载数量、双绞线的长度会对RS-485信号的峰峰值、上升沿和授时精度等参数产生影响,但没有造成授时设备的同步失败,只是授时精度产生了影响。但是在具有电磁干扰的环境下,干扰信号造成被授时设备对时异常或时间跳变等问题。一般在变电站的环境中电磁干扰是不可避免的,建议搭配B码的光电转换器,利用光线传输介质实现全站时间同步。

SYN4505A型IRIG-B码校时服务器

SYN4505A型IRIG-B码校时服务器接收GPS(全球定位系统)、北斗二代卫星信号和GLONASS卫星信号获得时间信息,定时精度≤30ns,同时可接收远地传送来的IRIG-B码信号作为外参考信号;

该款设备具有六种卫星选择功能,分别为GPS北斗混合授时,GPS&GLONASS混合授时,北斗GLONASS混合授时,单GPS授时,单北斗授时,单GLONASS授时,满足客户对卫星信号的各种授时需求;内置高精度恒温晶振守时,当卫星失锁时,可依靠外参考或晶振进行高精度守时。有三种工作模式:包括自动模式,手动模式,守时模式等三种模式;

设备有5个干接点报警功能分别为故障报警,失步报警,卫星报警,IRIG-B(1)报警,IRIG-B(2)报警,NTP报警,电源1报警,电源2报警;授时方式和接口数量可随时根据项目需求扩充,所有接口均采用插拔式设计方便后期扩充;支持心跳检测功能,多台时钟同步系统设备或者多个网口均可设为同一IP,互为冗余备份

安全性能出色,提供防火墙保护,启用SYN-flood防御,极大地提高内部网络的安全性,降低风险,提供软硬件看门狗设计,QoS功能(流量监控)和网络诊断等。

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