IRIG-B码对时在电力系统的应用

一、概述

随着变电站自动化技术的发展，对变电站内时间的精确和统一提出了更高的要求，本文提出了一种采用IRIG-B码对时的方案。在这种对时方案中，每个变电站只安装一个GPS接收装置，利用RS422/485总线传输IRIG-B码，保护装置对IRIG-B码解码后，来设置自己的时间。本文介绍了IRIG-B码的概念和原理。IRIG-B码对时方式简化了回路设计，并且能够可靠的提供精确的时间信息，必将在电力系统中得到广泛的应用。

目前电厂的测控设备数量和种类都很多，且分布放置，传统的授时方式（硬接点+串行码）有一定的局限性,所以本文介绍GPS与IRIG-B结合的授时方式在电厂中的实际应用。

IRIG-B码产生器是由本公司精心设计、自行研发生产的一款IRIG-B码产生设备，接收GPS卫星信号，使用GPS定时信号对本机进行时间同步，产生IRIG-B（DC）码信号、1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口时间信息，前面板显示年月日时分秒等信息。广泛的应用于电力厂（站）和电网中心调度的时间统一系统及各种时间显示屏

IGIG-B码对时系统连接图如下：

标准时间同步钟的接收机通过GPS专用天线、馈线、接收头、单片微处理系统，将时间日期等信息输出到设备的外部接口，其输出方式有多种形式可供选择，

1、GPS装置各主要部件及作用如下:

1）、GPS信号接收器: 是专用接收GPS卫星信号的集成电路模块，输出时间精度为

1微秒的1PPS脉冲，并通过RS232串行口输出国际标准时间、日期和接收器所处地理位置（经纬度）等信息。

2）、单元处理中心：对整个系统进行监控。接收GPS卫星信号接收模块发送的国际标准时间信息及秒同步信息，换算成当地时间送LED数码显示器显示，并按一定的格式经串行口输出，供继电保护和自动装置使用。

目前，由各研究单位和制造厂商开发的GPS卫星同步时钟装置有多种产品，它们根据用户的需要开发出不仅仅满足精确对时的同步时钟，还有突发事件记录仪、模拟同步故障测试装置及增加毫秒输出、微秒输出的标准时间同步钟等。

2、GPS的输出方式

全站公用的一台GPS同步时钟，一般有下列几种输出方式，以实现对多台继电保护及自动装置的精确对时:

1）、面板的LED显示: 装置面板的LED数码显示，直接显示当地时间，可以显示时、分、秒及GPS卫星收星颗数

2）、同步脉冲信号输出:

秒脉冲输出有两种方式: 一种是TTL电平: 它是一对标有“+ -”的接点，“+”端为信号线，“-”端为地线，选用高速光耦实现电隔离。输出信号为负脉冲，脉冲宽度为100ms。

3、当秒脉冲到来时，光电耦合器的输出三级管导通。

IRIG时间编码序列是美国靶场仪器组（IRIG）提出的被普遍应用于时间信息传输系统。该时码序列分为G、A、B、E、H、D共六种编码格式。IRIG-B时码是六种编码格式中的一种。通过IRIG-B码发生器，可将GPS接收器输送的RS232数据及1PPS转换成IRIG-B码，通过IRIG-B输出口及RS232/RS422/RS485串行接口输出，在同站内的各种保护的管理机及测控单元内都装有IRIG-B码解码器，通过它输出标准北京时间及1PPS，该时间有年、月、日、时、分、秒，各种保护通过RS232接口检测同步脉冲，以此完成继电保护的精确对时IRIG-B码有交流码和直流码两种（亦即正弦调制输出和直流偏置输出）。

二、技术指标

u    输入信号：

GPS接收机        频点            L1

　　           定时精度         优于30ns

　　          跟踪灵敏度        -160dBm

GPS天 线        形状          蘑菇头

　　          物理接口         BNC

u   输出信号：

IRIG-B（DC/AC） 路数              2路

　　          输出电平            RS422/485

　　          同步误差            ≤200ns

　　          物理接口            凤凰端子或者DB9

RS232C串口     路数          1路

　　           电平         RS232C

　　         物理接口     DB9针形接头

1PPS脉冲信号   路数         1路

　　           电平         TTL

　　         同步误差     ≤30ns

　　         物理接口     DB9针形接头

u   环境特性： 工作温度         0℃～＋50℃

　　          相对湿度         ≤90%（40℃）

　　          存储温度         -30℃～＋70℃

u 供电电源：交流220V±10%， 50Hz±5%，功率小于30W

u 选   件：GPS北斗双模接收机，恒温晶振OCXO ，国军标2008版IRIG-B输出，避雷器，定做天线电缆，IRIG-B码输出TTL(DCLS),RS232C等，1PPS输出RS232C,RS422/485等，串口输出TTL,RS422/485等，扩展输出路数，1u标准机箱，定制宽温度范围的产品，根据客户要求定做类似产品。

三、输入信号及GPS天线

通过GPS天线接收GPS发送的无线电信号。

GPS接收天线需架设于室外，GPS（天线）视场不应有地平高度大于12°的成片障碍物，以免阻挡卫星信号的接收，天线所需的电源由本机通过天线馈线（同轴电缆）提供，扩展天线馈线长度时，在1.5GHz频率上不超过5dB衰减的电缆可以使用，电缆阻抗50欧姆和75欧姆均可。

四、应用领域

目前，我国电力系统继电保护精确对时，都是以美国GPS定位系统为时间基准，选用进口GPS接收机部件，经二次开发研制成标准时间同步钟，自动选择最佳星座进行定位、定时，经过设备的硬件及软件处理转换为北京时间输出，使在我国任何地方使用，其时间误差小于1μs，完全可以满足目前电力系统精确对时的需要。所有的GPS授时系统中采用的GPS接收器模块一般没有直接输出IRIG-B码格式的时间信息，它一般输出的是1PPS（秒脉冲）、与1PPS同步的10 kHz脉冲、串口时间报文。因此需要通过对以上信号的处理才能生成IRIG-B时间码。

随着当今电子技术日新月异的发展，时间同步得到了越来越重要的应用。时间码IRIG-B作为一种重要的时间同步传输的方式，以其实际突出的优越性能，成为时统设备**的标准码型，本公司生产的IRIG-B码设备已广泛的应用到电信、电力、军事等重要行业或部门。

五、IRIG-B码对时设备厂家

国内专业从事IRIG-B码对时设备生产的厂家并不多，大多数卖家都是采用OEM或者直接拿其他厂家的设备来销售的，这样用户遇到技术问题一般很难解决，建议用户最好直接向厂家进行采购。

西安同步电子科技有限公司就是生产IRIG-B码对时设备系列产品的厂家，从整机到板卡都有销售，而且绝大多数产品都可以根据客户的需求来定制，满足绝大多数的对时需求。公司成立于2012年，注册资本1000万元，通过ISO9001质量体系认证，所有IRIG-B码产品都是严格按照ISO9001要求研发生产和销售的，因此对于产品质量用户是完全可以放心的。选对时产品就要选大商家的，相信品牌的力量。