時間校準伺服器 一種基於IRIG B碼的校時伺服器

2021-10-12 09:30:58 字數 2953 閱讀 2024

隨著國家智慧型電網的快速發展,對變電站站內裝置的授時精度要求越來越高。目前站內裝置的主要授時方式為脈衝同步方式、串列埠同步方式、irig-b碼資訊同步方式等。由於irig-b碼同步方式對時精度高並簡化了對時迴路,國家電網公司對於電力二次系統時鐘管理中明確要求逐步採用irig-b碼標準實現gps裝置和相關系統或裝置的對時。

本文從b 碼標準、b碼校時伺服器組成工作原理、授時精度影響因素等幾大方面介紹基於irig-b碼的校時伺服器。

1、什麼是irig-b碼

時間碼irig-b是美國靶場司令部委員會制定的一種時間標準。irig-b碼為脈寬編碼,傳輸速率為1幀/秒,一幀資料由100個碼元組成,每個碼元的寬度為10ms,其每幀資料報含年、天、時、分、秒等資訊,被授時裝置通過接收並解析irig-b碼資訊,來校對本地時鐘的時間。所以在igig-b碼對時過程中要保證每乙個碼元資訊要正確、可靠的進行傳輸。

2、b碼校時伺服器的組成

b碼高精度授時能解決靶場測量、通訊等行業應用中的時間同步問題。b碼授時一般採用主從結構,b碼授時終端為主機,位於各個使用者端的解碼終端為從機。主機輸出b碼,並分發給各使用者端;使用者端按照b碼幀結構進行解碼,可以恢復出時間,從而實現b碼授時。

基於北斗授時的b碼終端主要由授時與時間資訊提取模組、直流(dc)碼生成模組和交流(ac)碼生成模組組成。

(1)授時與時間資訊提取模組

授時與時間資訊提取模組主要由北斗授時模組、中心處理模組和高穩晶振3個模組組成。其中北斗授時模組的主要功能是接收北斗衛星導航訊號、經解調,輸出高精度的代表北斗時的授時1pps和tod資訊(含北斗時間及授時狀態等資訊);

中心處理模組的主要功能是:

a、接收北斗授時模組的tod資訊,提取年月日時分和秒時間資訊,並將時間資訊輸出給dc碼生成模組;

b、根據北斗授時1pps和tod資訊,對高穩晶振進行馴服,校準其10mhz訊號

c、根據校準後的10mhz,綜合產生精度更高的系統10mhz和1pps,提供頻率和同步參考產生b碼程式控制資訊。

(2)dc碼生成模組

dc碼生成模組的主要功能是接收中心處理模組輸出的時間資訊,程式控制資訊、10mhz和1pps,按照b碼相關的通用規範格式,以10mhz和1pps為參考,通過暫存器儲存表示相應二進位制0、1和位置識別標誌的值,為了使dc-b碼的幀頭與1pps同步,需要在檢測到1pps上公升沿之後開始產生b碼,然後將產生的b碼與1pps進行同步處理,使兩者同步輸出。

(3)ac碼生成模組

ac碼生成模組主要由數字調製器、da轉換模組和濾波模組組成,主要功能是以10mhz和1pps為參考,採用1khz正弦波對dc-b碼進行幅度調製,綜合、同步輸出ac-b碼,ac-b碼的幅度和調製比可控。ac-b碼產生的技術原理是:以輸入的dc-b碼為基礎,接收中心處理模組給出的程式控制資訊,控制数字調製器按照指定的幅度和調製比輸出對應的數控位址,通過數控位址線控制da轉換模組產生相應的模擬訊號,最後經過濾波處理後得到相應幅度和調製比的ac-b碼。

1pps是北斗授時1pps對高穩晶振進行馴服之後輸出的1pps,其保持了真實北斗授時1pps的長穩特性和高穩晶振好的短穩特性,以其作為同步參考來驗證dc-b碼和ac-b碼的授時效能。

dc-b碼幀頭與1pps同步誤差控制在100ns以內,由於b碼產生的頻率參考為10mhz,其週期為100ns,故同步精度理論上會控制在100ns以內。

ac-b碼幀頭與1pps同步誤差一般控制字啊1us以內。ac-b碼的幅度和調製比可以進行調整,以滿足使用者不同需求,同時ac-b碼相比dc-b碼具有較強的長距離傳輸能力,為距離較遠的分布式使用者提供了實現遠端組網時間同步的可行手段,具有很好的工程應用價值。

3、影響b碼校時伺服器授時精度的因素

當傳輸距離一定時,b碼校時伺服器輸出rs-485匯流排驅動負載的數量越多,對時訊號峰峰值越小,上公升沿時間越長,授時精度偏差越大,並且輸出訊號的波形發生畸變和小的波形振盪。

當驅動負載數量一定時,傳輸線距離越長,對輸出訊號的幅值影響不大,而訊號的上公升沿時間變長,授時精度偏差也變大,訊號波形也發生小的失真。

當通過rs-485電平的irig-b碼方式與被授時裝置對時時,在授時環境無強烈的電磁干擾時,1路rs485節點驅動負載數量、雙絞線的長度會對rs-485訊號的峰峰值、上公升沿和授時精度等引數產生影響,但沒有造成授時裝置的同步失敗,只是授時精度產生了影響。但是在具有電磁干擾的環境下,干擾訊號造成被授時裝置對時異常或時間跳變等問題。一般在變電站的環境中電磁干擾是不可避免的,建議搭配b碼的光電轉換器,利用光線傳輸介質實現全站時間同步。

syn4505a型irig-b碼校時伺服器

syn4505a型irig-b碼校時伺服器接收gps(全球定位系統)、北斗二代衛星訊號和glonass衛星訊號獲得時間資訊,定時精度≤30ns,同時可接收遠地傳送來的irig-b碼訊號作為外參考訊號;

該款裝置具有六種衛星選擇功能,分別為gps北斗混合授時,gps&glonass混合授時,北斗glonass混合授時,單gps授時,單北斗授時,單glonass授時,滿足客戶對衛星訊號的各種授時需求;內建高精度恆溫晶振守時,當衛星失鎖時,可依靠外參考或晶振進行高精度守時。有三種工作模式:包括自動模式,手動模式,守時模式等三種模式;

裝置有5個幹接點報警功能分別為故障報警,失步報警,衛星報警,irig-b(1)報警,irig-b(2)報警,ntp報警,電源1報警,電源2報警;授時方式和介面數量可隨時根據專案需求擴充,所有介面均採用插拔式設計方便後期擴充;支援心跳檢測功能,多台時鐘同步系統裝置或者多個網口均可設為同一ip,互為冗餘備份

安全效能出色,提供防火牆保護,啟用syn-flood防禦,極大地提高內部網路的安全性,降低風險,提供軟硬體看門狗設計,qos功能(流量監控)和網路診斷等。

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