隨著電廠、變電站自動(dòng)化水平的提高，各種以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化裝置廣泛應(yīng)用，如調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置、故障錄波裝置。其運(yùn)行實(shí)行分層控制，設(shè)備的運(yùn)行往往要靠數(shù)百公里外的調(diào)度員指揮；電網(wǎng)運(yùn)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(tǒng)一的時(shí)間基 準(zhǔn)。有了統(tǒng)一準(zhǔn)確的時(shí)間，既可實(shí)現(xiàn)全廠（站）各系統(tǒng)在GPS（北斗）時(shí)間基準(zhǔn)下的運(yùn)行監(jiān)控，也可以通過(guò)事故后各開(kāi)關(guān)動(dòng)作、調(diào)整的先后順序及準(zhǔn)確時(shí)間來(lái)分析事故的原因及過(guò)程。統(tǒng)一準(zhǔn)確的時(shí)間是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個(gè)措施。因此，在電網(wǎng)內(nèi)的電廠、變電站及調(diào)度中心等建立的時(shí)間同步系統(tǒng)是必要和迫切的。

　　GPS 時(shí)鐘系統(tǒng)（GPS clock）指的是使用全球定位系統(tǒng)（GPS）信號(hào)作為時(shí)鐘參考源的時(shí)鐘。它通過(guò)接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來(lái)確定其世界時(shí)鐘（UTC）參考源，以達(dá)到高精度和穩(wěn)定的時(shí)間測(cè)量。GPS時(shí)鐘主要應(yīng)用于精確時(shí)間測(cè)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(tǒng)的基本原理

　　全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，由一組在地球軌道上繞行的衛(wèi)星和地面控制站組成。GPS衛(wèi)星系統(tǒng)的精確定位依賴(lài)于接收器的時(shí)鐘準(zhǔn)確性，所以GPS衛(wèi)星也自帶精確的時(shí)鐘（Cesium atomic clock），它們是穩(wěn)定的時(shí)鐘之一。

　　原理就是接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的過(guò)程。當(dāng)GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)，它的信號(hào)中包含確定的時(shí)間信息（衛(wèi)星的精確時(shí)間），接收器接收到這些信號(hào)后就可以測(cè)量從信號(hào)發(fā)出到接收器到達(dá)的時(shí)間差，從而計(jì)算出接收器的位置。由于GPS衛(wèi)星自帶高精度的時(shí)鐘，GPS時(shí)鐘依賴(lài)于GPS衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間參考來(lái)測(cè)量時(shí)間，因此它可以實(shí)現(xiàn)非常高的時(shí)間精度和穩(wěn)定性。這也是GPS時(shí)鐘的一個(gè)顯著的特點(diǎn)。

　　二、GPS時(shí)鐘的作用

　　1. 精確時(shí)間測(cè)量

　　是全球范圍內(nèi)精確時(shí)間測(cè)量的重要工具。GPS系統(tǒng)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(wèi)星信號(hào)來(lái)確定其時(shí)鐘參考源，從而獲得高精度的時(shí)鐘信號(hào)。利用GPS時(shí)鐘可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)別的時(shí)間精度，這對(duì)于一些需要高精度時(shí)間測(cè)量的領(lǐng)域非常關(guān)鍵，比如粒子加速器、半導(dǎo)體制造等。

　　2. 網(wǎng)絡(luò)同步

　　在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步對(duì)于系統(tǒng)的正確運(yùn)行和數(shù)據(jù)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(cè)量和穩(wěn)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(xiàn)微秒級(jí)別的同步，這對(duì)于高性能計(jì)算和通信網(wǎng)絡(luò)非常重要。

　　3. 智能手機(jī)位置服務(wù)

　　智能手機(jī)的位置服務(wù)是通過(guò)GPS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而GPS時(shí)鐘則是維持GPS系統(tǒng)精準(zhǔn)測(cè)量的重要組成部分。GPS時(shí)鐘的高精度和穩(wěn)定性保證了信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間精度，從而實(shí)現(xiàn)更高精度的定位服務(wù)。如今，智能手機(jī)上的地圖應(yīng)用已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?，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(cè)量對(duì)于研究結(jié)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(wěn)定性的時(shí)間測(cè)量工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)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(zhuǎn)、軌道的變化、氣候的變遷等重要數(shù)據(jù)，提供科學(xué)家們精確而可靠的時(shí)間測(cè)量。

　　三、GPS 時(shí)鐘系統(tǒng)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(wèi)星接收器來(lái)接收GPS衛(wèi)星的信號(hào)，并將精確的時(shí)間信號(hào)提供給其他設(shè)備。而輔鐘一般為網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)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(nèi)置式（Build-in GPS clock）和外接式（External GPS clock）。內(nèi)置式GPS時(shí)鐘直接安裝在設(shè)備內(nèi)部，與設(shè)備結(jié)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(dú)立于設(shè)備之外，可以為多個(gè)設(shè)備提供時(shí)間參考，通常用于網(wǎng)絡(luò)同步和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。

　　

　　是一種以全球定位系統(tǒng)（GPS）信號(hào)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(wèi)星信號(hào)來(lái)測(cè)量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高精度和穩(wěn)定的時(shí)間測(cè)量。GPS時(shí)鐘廣泛應(yīng)用于精確時(shí)間測(cè)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(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也需要根據(jù)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(shè)備廠家單獨(dú)安裝各自的時(shí)鐘同步系統(tǒng)解決對(duì)時(shí)問(wèn)題外，更好的解決方案是全廠或站安裝統(tǒng)一的一套G P S 時(shí)鐘，所需要對(duì)時(shí)的地方集中安裝二級(jí)時(shí)鐘或?qū)︾姅U(kuò)展裝置。GPS 時(shí)鐘系統(tǒng)采用此方案的好處是：

　?、?該方案能確保廠、站的時(shí)間真正統(tǒng)一。

　　G P S 時(shí)鐘受接收天線的安裝位置和天氣的影響較大，如果天線的安裝位置不佳，有遮擋時(shí)會(huì)造成，無(wú)法對(duì)時(shí)。相關(guān)設(shè)備只能靠?jī)?nèi)部自身時(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、站內(nèi)有些安裝位置好的GPS能夠?qū)r(shí)，這就造成廠內(nèi)時(shí)鐘的不*。對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理產(chǎn)生影響。采用全廠、站安裝統(tǒng)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(jī)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(hào)時(shí)仍能確保站內(nèi)時(shí)間的統(tǒng)一。

　　② 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(jī)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。另外不同廠家、型號(hào)的時(shí)鐘在性能上也會(huì)有一定差異，這就使廠內(nèi)一些數(shù)據(jù)的時(shí)間精度受到影響。另外可靠性也不會(huì)比雙機(jī)備份方案高。

　　雙機(jī)備份方案是雙GPS北斗接收，雙電源熱備份，只要有一臺(tái)GPS北斗能夠接收到信號(hào)就能保證對(duì)鐘信號(hào)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(hào)情況下，銳呈高精度守時(shí)鐘精度也可達(dá)到3×10－9，即在無(wú)GPS北斗信號(hào)時(shí)每日誤差小于0.26毫秒。

　　③ 擴(kuò)展、維修方便

　　銳呈產(chǎn)品為后插板式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要增加對(duì)鐘信號(hào)時(shí)方便，即使需要的信號(hào)是以前訂貨裝置上所沒(méi)有的信號(hào)也不要緊，只需增加一塊插板即可。信號(hào)板還支持熱插拔。不論標(biāo)準(zhǔn)主時(shí)鐘、擴(kuò)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(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

　　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(wèi)星數(shù)：12

　　天線接收靈敏度：26±2dB

　　2.北斗接收器：

　　接收頻率（BD2 B1 ）：1561.098±4MHz。

　　接收機(jī)靈敏度：-157.6dBW；

　　TTFF：冷啟動(dòng):35s,熱啟動(dòng):1s,失鎖重捕獲:<1s；

　　數(shù)據(jù)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(duì)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(shù)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(duì)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(tǒng)提供商。