GPS 時(shí)鐘系統（北斗/GPS雙模時(shí)鐘系統,北斗網(wǎng)絡(luò )授時(shí)裝置,GPS對時(shí)儀）授時(shí)解決方案
隨著(zhù)電廠(chǎng)、變電站自動(dòng)化水平的提高，各種以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為基礎的自動(dòng)化裝置廣泛應用，如調度自動(dòng)化系統、微機保護裝置、故障錄波裝置。其運行實(shí)行分層控制，設備的運行往往要靠數百公里外的調度員指揮；電網(wǎng)運行瞬息萬(wàn)變，發(fā)生事故后更要及時(shí)處理，這些都需要有統一的時(shí)間基 準。有了統一準確的時(shí)間，既可實(shí)現全廠(chǎng)（站）各系統在GPS（北斗）時(shí)間基準下的運行監控，也可以通過(guò)事故后各開(kāi)關(guān)動(dòng)作、調整的先后順序及準確時(shí)間來(lái)分析事故的原因及過(guò)程。統一準確的時(shí)間是保證電力系統安全運行，提高運行水平的一個(gè)措施。因此，在電網(wǎng)內的電廠(chǎng)、變電站及調度中心等建立的時(shí)間同步系統是必要和迫切的。
GPS 時(shí)鐘系統（GPS clock）指的是使用全球定位系統（GPS）信號作為時(shí)鐘參考源的時(shí)鐘。它通過(guò)接收GPS衛星發(fā)射的信號來(lái)確定其世界時(shí)鐘（UTC）參考源，以達到高精度和穩定的時(shí)間測量。GPS時(shí)鐘主要應用于精確時(shí)間測量、網(wǎng)絡(luò )同步以及位置服務(wù)等領(lǐng)域。本文將從以下幾個(gè)方面介紹GPS時(shí)鐘的作用：
一、GPS 時(shí)鐘系統的基本原理
全球定位系統（GPS）是一種基于衛星的定位系統，由一組在地球軌道上繞行的衛星和地面控制站組成。GPS衛星系統的精確定位依賴(lài)于接收器的時(shí)鐘準確性，所以GPS衛星也自帶精確的時(shí)鐘（Cesium atomic clock），它們是穩定的時(shí)鐘之一。
原理就是接收GPS衛星信號的過(guò)程。當GPS衛星發(fā)射信號時(shí)，它的信號中包含確定的時(shí)間信息（衛星的精確時(shí)間），接收器接收到這些信號后就可以測量從信號發(fā)出到接收器到達的時(shí)間差，從而計算出接收器的位置。由于GPS衛星自帶高精度的時(shí)鐘，GPS時(shí)鐘依賴(lài)于GPS衛星信號的時(shí)間參考來(lái)測量時(shí)間，因此它可以實(shí)現非常高的時(shí)間精度和穩定性。這也是GPS時(shí)鐘的一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)。
二、GPS時(shí)鐘的作用
1. 精確時(shí)間測量
是全球范圍內精確時(shí)間測量的重要工具。GPS系統本身也是精確的時(shí)鐘之一，而GPS時(shí)鐘通過(guò)實(shí)時(shí)接收GPS衛星信號來(lái)確定其時(shí)鐘參考源，從而獲得高精度的時(shí)鐘信號。利用GPS時(shí)鐘可以實(shí)現毫秒級別的時(shí)間精度，這對于一些需要高精度時(shí)間測量的領(lǐng)域非常關(guān)鍵，比如粒子加速器、半導體制造等。
2. 網(wǎng)絡(luò )同步
在計算機網(wǎng)絡(luò )等系統中，網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步對于系統的正確運行和數據的一致性非常重要。而GPS時(shí)鐘可以通過(guò)其高精度的時(shí)間測量和穩定性，提供一種可靠的網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步方案。利用GPS時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘可以實(shí)現微秒級別的同步，這對于高性能計算和通信網(wǎng)絡(luò )非常重要。
3. 智能手機位置服務(wù)
智能手機的位置服務(wù)是通過(guò)GPS系統來(lái)實(shí)現的，而GPS時(shí)鐘則是維持GPS系統精準測量的重要組成部分。GPS時(shí)鐘的高精度和穩定性保證了信號傳輸的時(shí)間精度，從而實(shí)現更高精度的定位服務(wù)。如今，智能手機上的地圖應用已經(jīng)成為人們日常生活中的一部分，而這都離不開(kāi)GPS定位和GPS時(shí)鐘的支持。
4. 科學(xué)研究
在科學(xué)研究中，時(shí)間測量對于研究結果的精度和可靠性至關(guān)重要。而GPS時(shí)鐘作為高精度和穩定性的時(shí)間測量工具，已經(jīng)廣泛應用于許多科學(xué)研究領(lǐng)域，如天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、氣象學(xué)等。在這些領(lǐng)域中，GPS時(shí)鐘可以用來(lái)跟蹤地球的自轉、軌道的變化、氣候的變遷等重要數據，提供科學(xué)家們精確而可靠的時(shí)間測量。
三、GPS 時(shí)鐘系統的類(lèi)型
按其種類(lèi)可以分為主鐘（Master clock）和輔鐘（Slave clock）。主鐘是一個(gè)高精度的GPS時(shí)鐘，可以通過(guò)GPS衛星接收器來(lái)接收GPS衛星的信號，并將精確的時(shí)間信號提供給其他設備。而輔鐘一般為網(wǎng)絡(luò )中的其他設備，通過(guò)與主鐘同步工作，從而保持網(wǎng)絡(luò )的同步和一致性。
此外，還可以按照安裝方式分為內置式（Build-in GPS clock）和外接式（External GPS clock）。內置式GPS時(shí)鐘直接安裝在設備內部，與設備結合程度高，通常用于精度要求較高的領(lǐng)域。而外接式GPS時(shí)鐘則獨立于設備之外，可以為多個(gè)設備提供時(shí)間參考，通常用于網(wǎng)絡(luò )同步和數據采集等領(lǐng)域。
是一種以全球定位系統（GPS）信號作為時(shí)鐘參考源的高精度時(shí)鐘。GPS時(shí)鐘通過(guò)接收GPS衛星信號來(lái)測量時(shí)間，實(shí)現高精度和穩定的時(shí)間測量。GPS時(shí)鐘廣泛應用于精確時(shí)間測量、網(wǎng)絡(luò )同步、位置服務(wù)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。盡管GPS時(shí)鐘的應用領(lǐng)域不斷擴大，但在實(shí)際應用過(guò)程中也需要根據不同需求和場(chǎng)景選擇適合的GPS時(shí)鐘類(lèi)型和安裝方式。
除了各設備廠(chǎng)家單獨安裝各自的時(shí)鐘同步系統解決對時(shí)問(wèn)題外，更好的解決方案是全廠(chǎng)或站安裝統一的一套G P S 時(shí)鐘，所需要對時(shí)的地方集中安裝二級時(shí)鐘或對鐘擴展裝置。GPS 時(shí)鐘系統采用此方案的好處是：
?、?該方案能確保廠(chǎng)、站的時(shí)間真正統一。
G P S 時(shí)鐘受接收天線(xiàn)的安裝位置和天氣的影響較大，如果天線(xiàn)的安裝位置不佳，有遮擋時(shí)會(huì )造成，無(wú)法對時(shí)。相關(guān)設備只能靠?jì)炔孔陨頃r(shí)鐘維持，而目前時(shí)鐘走時(shí)精度約為2秒/每日（DALLAS DS12887）。有些時(shí)鐘還要更差些。而廠(chǎng)、站內有些安裝位置好的GPS能夠對時(shí)，這就造成廠(chǎng)內時(shí)鐘的不*。對數據的分析處理產(chǎn)生影響。采用全廠(chǎng)、站安裝統一的一套G P S 時(shí)鐘就可以選擇較好的位置安裝、另外采用雙機備份提高可靠性。選擇高精度守時(shí)鐘。在即使接收不到GPS北斗信號時(shí)仍能確保站內時(shí)間的統一。
?、?精度和可靠性高
由于只選擇一套GPS接收時(shí)鐘，因此可以選擇精度高的，并采用雙機備份方案確保時(shí)鐘的可靠性。 而各自單一接收的GPS因受安裝位置、價(jià)格的限制，不會(huì )采用較高的配置。另外不同廠(chǎng)家、型號的時(shí)鐘在性能上也會(huì )有一定差異，這就使廠(chǎng)內一些數據的時(shí)間精度受到影響。另外可靠性也不會(huì )比雙機備份方案高。
雙機備份方案是雙GPS北斗接收，雙電源熱備份，只要有一臺GPS北斗能夠接收到信號就能保證對鐘信號輸出。如果選擇配置高精度守時(shí)鐘即使在收不到GPS北斗信號情況下，銳呈高精度守時(shí)鐘精度也可達到3×10－9，即在無(wú)GPS北斗信號時(shí)每日誤差小于0.26毫秒。
?、?擴展、維修方便
銳呈產(chǎn)品為后插板式結構，當需要增加對鐘信號時(shí)方便，即使需要的信號是以前訂貨裝置上所沒(méi)有的信號也不要緊，只需增加一塊插板即可。信號板還支持熱插拔。不論標準主時(shí)鐘、擴展時(shí)鐘，均使用相同的插板。維修、更換也十分方便。
GPS時(shí)鐘同步系統主要技術(shù)指標
1.GPS接收器：
接收頻率：1575.42M
冷啟動(dòng)： 70秒
捕獲時(shí)間：熱啟動(dòng)：15秒，溫啟動(dòng)：45秒
同時(shí)接收衛星數：12
天線(xiàn)接收靈敏度：26±2dB
2.北斗接收器：
接收頻率（BD2 B1 ）：1561.098±4MHz。
接收機靈敏度：-157.6dBW；
TTFF：冷啟動(dòng):35s,熱啟動(dòng):1s,失鎖重捕獲:<1s；
數據更新率：1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz可選；
RMS：3m,三維；
速度精度(RMS)：0.1m/s；
3.網(wǎng)口支持協(xié)議：NTP/SNTP ，ARP，UDP/ Time，Telnet， TFTP，SNMP，ICMP，DHCP，MD5，NTP V4，V3，V2，V1，NTP SERVER或NTP Client可選擇。
4.對時(shí)精度：脈沖、B碼：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：0.2-10ms，PTP:70 ns；
5.電源: 100V～260V交直流兩用，功耗小于15W
6.面板顯示：14位數碼管顯示日期、時(shí)間，3個(gè)LED指示狀態(tài)
7.外型尺寸：寬度為19英寸，高度2U。 安裝尺寸：寬440×高89×深280
8.工作環(huán)境： 環(huán)境溫度：－20℃～＋70℃，相對濕度：10％～90％，大氣壓力：85～110KPa
9.絕緣性能：電源回路：1500V 交流50Hz 1分鐘，其它回路： 500V 交流50Hz 1分鐘
上海銳呈電氣有限公司是時(shí)鐘同步系統提供商。
