FH-1000 时间同步系统
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明
书
成都府河电力自动化成套设备有限责任公司
目 录
1. 装置的用途及特点………………………………………………………1
1.1 概述………………………………………………………………1
1.2 用途………………………………………………………………1
1.3 特点………………………………………………………………1
2．装置的模块结构…………………………………………………………3
2.1 CPU模块…………………………………………………………3
2.2电源模块 …………………………………………………………3
2.3输出模块 …………………………………………………………4
3.工作状态指示 ……………………………………………………………5
3.1 指示灯 …………………………………………………………5
3.2 LCD显示 ……………………………………………………5
4. 系统结构…………………………………………………………………7
5．技术指标 ………………………………………………………………10
5.1 物理参数 ………………………………………………………10
5.2 环境条件…………………………………………………………10
5.3 电磁兼容性………………………………………………………11
5.4 供电电源…………………………………………………………11
5.5 平均无故障间隔时间……………………………………………11
5.6 时间信号输入……………………………………………………11
5.7 信号输出…………………………………………………………13
5.8 告警信号…………………………………………………………19
6．装置的安装 ……………………………………………………………20
6.1装置的安装位置 ……………………………………………………21
6.2 投入及运行 …………………………………………………………21
6.3 安装避雷器 …………………………………………………………23
7. 附录一：时间同步系统配置选择表……………………………………24
8. 附录二：系统参数设置 ………………………………………………25
9. 附录三：装置的故障与维修……………………………………………31
9.1 告警 …………………………………………………………………31
9.2 时间信号的保持和切换 ……………………………………………31
9.3 可维修性 ……………………………………………………………32
9.4 安全性 ………………………………………………………………32
9.5 装置的维修 …………………………………………………………32
1. 装置的用途及特点
1.1. 概述：
FH-1000时间同步系统是以先进的FPGA嵌入式系统架构为硬件平台，采用多同步源自适应同步技术，可同时接收GPS、北斗卫星导航系统、IRIG-B码和网络报文，按相关标准定义的优先级自适应选择外同步时钟信号，产生与UTC同步的IRIG-B码、1PPS/1PPM/1PPH脉冲码、串口时间报文，支持NTP/SNTP网络时间协议和IEEE1588 PTP时间协议。FH-1000时间同步系统可向自动化设备提供各种接口形式的各种时间信号。
FH-1000时间同步系统装置分主时钟和信号扩展装置，区别在于主时钟可接收GPS/北斗信号，可单独使用，也可与信号扩展装置组屏使用。
1.2. 用途：
FH-1000时间同步系统可广泛运用于发电厂、变电站、广播通讯、航空防御、金融服务、公共安全等需要标准时间信息和时间同步信号的场合。
1.3. 主要技术特点：
1) 采用FPGA嵌入式系统架构；
2)“北斗+GPS”多同步源自适应同步；
采用多同步源自适应同步技术，可同时接收GPS、北斗卫星导航系统、IRIG-B码和网络报文，并按时间同步系统相关标准定义的优先级自适应选择外部时间基准信号作同步源，并无延时地自动进行同步源切换，无需人工干预。
3) 复现“UTC时间基准”：
采用现代闭环控制守时理论和数字锁相原理，利用外部时间基准对铷钟或OCXO进行控制和智能驯服。使得系统输出的1PPS信号具有很高准确度和稳定度，时间准确度优于±0.2us，真正复现了“UTC时间基准”。
4) 高精度自守时：
采用先进的时间频率测控技术与智能算法，采用铷钟或OCXO进行控制来实现高精度的自守时，使装置守时准确度优于7*10-9(0.42μS/分钟)，即在外部时间基准异常的情况下，自守时误差小于1us/h，远高于55us/h的标准要求。
5) 采用模块化结构设计，多种接口输出，系统功能扩展和容量扩充灵活、方便：
可任意扩展输出IRIG-B码，时、分、秒脉冲（空接点、有源）、时间报文信息、NTP/SNTP及PTP报文。
6) 支持NTP/SNTP/PTP网络时间协议：
提供物理上完全的高速以太网接口，支持多个网段的NTP对时。采用专门设计的硬件同步电路，并利用动态计时网络补偿算法的，NTP/SNTP时间同步准确度优于5us，远高于标准要求的10ms。采用硬件时标技术和高速的时间补偿算法，使得PTP时间同步准确度优于1us。
7) 具备输入传输延迟补偿功能：
可灵活实现输出信号1秒以内的超前或者滞后的任意延时补偿，最小分辨率为20ns，自动补偿由于信号长距离传输引起的误差。
8) 友好的人机交互；
LCD显示日期、时间及同步源状态信息，当外部时间基准信号为GPS/北斗卫星定时信号时，还显示所锁定的卫星数。
9) 支持光纤或同轴电缆级连输入和输出，可以灵活构建基本式、主从式、主备式等多种时间同步系统，输出信号路数根据现场需要可随意扩展。
10) 信号接收可靠性高，不受使用场所地域条件的；
11) 支持双电源热备用，所有信号输出口均经过光电隔离，电磁抗干扰达到Ⅳ级标准。
12) 有监视本装置运行状态的告警接点输出，包括电源消失告警和外同步信号消失告警等。
2. 装置的模块结构
FH-1000时间同步系统的主时钟装置和信号扩展装置都采用了模块化设计，由CPU模块，电源模块，输出模块等组成。主时钟装置和信号扩展装置除CPU模块外，其他模块完全相同。装置的整体结构框图如下：
2.1. CPU模块：
CPU模块主要完成接收GPS信号，北斗信号及满足IEEE STD 1344-1995标准的IRIG-B(DC)信号功能，输出4路告警信号，2路IRIG-B(DC)信号。
2.2. 电源模块：
电源模块以插件形式实现，采用双电源冗余备份方式，电源输入范围宽且交、直流通用，电源输入范围：110V-220V AC/DC.
2.3. 输出模块:
输出模块包括：
1)空接点接口输出模块；
2)RS485接口输出模块；
3)RS232接口输出模块；
4)TTL接口输出模块；
5)光纤接口输出模块；
6)IRIG-B(AC)输出模块；
7)NTP/SNTP网络接口输出模块；
8)PTP网络接口输出模块；
2.3.1. 信号可配置的输出模块：
空接点接口输出模块、RS485接口输出模块、RS232接口输出模块、TTL接口输出模块、光纤输出模块均以插件板形式实现，均有输出信号选配的功能。每块插件板可提供10路信号输出。每个模块均以2路为1组，以组为单位，可通过跳线选择输出信号的种类。可选的输出信号有：1PPS、1PPM、1PPH、IRIG-B(DC)、串行口报文。
输出端子定义如下： 针的编号 1 2 3 4 5 6 7 信号 CH1+ CH1- CH2+ CH2- CH3+ CH3- CH4+ 针的编号 11 12 13 14 15 16 17 信号 CH6+ CH6- CH7+ CH7- CH8+ CH8- CH9+ 8 9 10 CH4- CH5+ CH5- 18 19 20 CH9- CH10+ CH10- 3. 工作状态指示
3.1. 指示灯：
标准时间同步系统主时钟装置和信号扩展装置在前面板上提供五个指示灯:
1) 电源1指示灯：当装置电源1正常时，灯亮；
2) 电源2指示灯：当装置电源2正常时，灯亮；
3) PPS 指示灯：当系统有输出时，PPS指示灯闪烁；
4) 锁定指示灯：当系统跟踪到当前外部时间基准源时，锁定灯亮；
5) 告警指示灯：外部时间基准信号锁定时，告警指示灯灭；当外部时间基准信号丢失或无效时，告警指示灯亮。
3.2. LCD指示：
如上图示，标准时间同步系统采用液晶显示屏显示，主时钟装置显示当前日期(年月日)，北京时间，同步源，GPS可见颗数，GPS跟踪颗数，北斗可见颗数，北斗跟踪颗数，IRIG-B输入通道；
信号扩展装置显示当前日期(年月日)，北京时间，同步源， IRIG-B输入通道，数据每秒刷新一次。
4. 系统结构
时间同步系统一般由若干台主时钟装置和信号扩展装置以及连接电缆、光缆等组成，它们组成一个屏或几个屏放在主控室和/或继电器小室。标准时间同步系统主时钟装置收到GPS或北斗发出的时间信息和同步信号，经协议转换和时间调整后，通过信号扩展装置将北京时间信息和同步信号送到需要时间信息和时间同步的设备上。
时间信号输出有几种方式，如脉冲方式(1PPS，1PPM，1PPH)，报文方式(RS-232)，IRIG-B码(DC码，AC码)，网络方式(NTP协议和PTP协议)以适应不同的设备需要。
时间同步系统用于750kV/500kV/220kV/110kV变电站时，主时钟一般采用双配置冗余结构。主时钟放在主控室，其典型结构框图如图4.1所示。
图4.1 时间同步系统双配置冗余结构典型框图(主时钟放在主控室)
主时钟A和主时钟B都可接收GPS或北斗发出时间信号和同步信号，同时主时钟A和主时钟B通过IRIG-B码互为热备。
主时钟A和主时钟B放在不同的小室时，其典型结构框图如图4.2所示：
图4.2时间同步系统双配置冗余结构典型框图(主时钟放在主控室)
当变电站主时钟采用单配置结构时，其典型结构框图如图4.3所示：
图4.3主时钟采用单配置典型结构框图
5. 技术指标
5.1. 物理参数： 5.1.1. 机箱：
标准时间同步系统主时钟和信号扩展装置都采用标准的19″机架式机箱，能牢固安装在配电盘立柱上，标准时间同步系统主时钟和信号扩展装置机箱高度为4U或3U，机箱外壳有可靠接地。当为4U机箱时。
