gps-01系列说明书

1、国 电 南 自Q/GDNZ.JB46.003-2004标准备案号：2492-2004 GPS-01 系列卫星同步时钟装置 说明书国电南京自动化股份有限公司GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.，LTD安全声明安全声明警告：请不要带电插拔天线，以免损坏精密器件。危险：请不要用手触摸装置除机壳外的裸露带电部分和印制板上的器件管脚。 版本声明版本声明本说明书适用于 GPS-01 系列(含 A 型、B 型、D 型)卫星同步时钟装置。1软件1.2 版本。2硬件1.2 版本。 产品说明书版本修改记录表产品说明书版本修改记录表1098765432V1.2V1.22009.21V1.1V

2、1.12006.6序号序号说明书版本号说明书版本号修修 改改 摘摘 要要软件版本号软件版本号修改日期修改日期* 技术支持 电话：（025）51183240 传真：（025）51183077* 本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符* 2009 年 2 月 第 2 版 第 1 次印刷国电南自技术部监制目 录安全声明版本声明1 1 概述概述 .11.1 适用范围 .11.2 功能配置及型号 .11.3 性能特点 .12 2 技术性能及指标技术性能及指标 .22.1 额定电气参数 .22.2 主要技术指标 .22.3 环境条件 .52.4 功率消耗 .62.5 绝缘性能 .6

3、2.6 耐湿热性能 .62.7 电磁兼容性 .72.8 机械性能 .72.8.1 振动.72.8.2 冲击.72.8.3 碰撞.73 3 装置工作原理装置工作原理 .74 4 系统异常处理系统异常处理 .85 5 系统连接系统连接 .85.1 通信与规约 .86 6 硬件构成硬件构成 .96.1 系统/装置的构成特点 .96.2 结构、外观及安装尺寸 .96.3 面板布置 .107 7 装置的安装及操作说明装置的安装及操作说明 .147.1 天线的安装 .147.2 装置的安装位置 .147.3 装置的投入及运行 .148 8 装置的故障与维修装置的故障与维修 .149 9 订货须知及其他订货

4、须知及其他 .15 11 1 概述概述1.11.1 适用范围适用范围 GPS-01 系列(含 A 型、B 型、D 型)卫星同步时钟装置，接收 GPS(全球定位系统)卫星发送的同步信号串行数据，以多种接口方式提供精准时间和同步信号。可应用于多种场合，如:为电力自动化装置如故障录波器、事件记录仪、微机继电保护及安全自动装置、远动及微机监控系统等提供时间标记。提供频率监视的标准时钟。电力调度可通过工频钟与标准时间的差异，计算出频率误差积累。为相位测量提供精确同步时钟，以保证相位测量的准确性。电力故障测距。 纵联式继电保护装置的试验。工频频率测量。1.21.2 功能配置及型号功能配置及型号G P S

5、01 多种输出方式：分/秒脉冲、RS232/485/422、IRIG-B/DCF-77 A 型 2U 标准机箱；脉冲输出 32 路，RS232 2 路， B 码差分 485 1 路；或脉冲输出 24 路，RS232 2 路， IRIG-B/DCF-77 8 路；或 B 码差分 485 输出 32 路，RS232 2 路 B 型 4U 标准机箱；脉冲输出 64 路，RS232 8 路，B 码差分 4851 路；或脉冲输出 48 路，RS232 8 路， IRIG-B/DCF-77 16 路或 B 码差分 485 输出 64 路，RS232 8 路BK 型 B 型扩展,4U 标准机箱；脉冲输出 6

6、4 路，RS232 8 路，B 码差分 485 1 路 或 B 码差分 485 输出 64 路，RS232 8 路D 型 1U 标准机箱;工频频率测量，RS232 2 路，RS422 2 路特征代号（A：32 路接点 B：64 路接点 D：频率测量）系列代号功能代号 Q/GDNZ.J.XX.XX-XXXX Q/GDNZ国电南京自动化股份有限公司企业标准K 45 XXXX-XX-XX发布Q/GDNZ.J.XX.XX-XXXX Q/GDNZ国电南京自动化股份有限公司企业标准K 45 XXXX-XX-XX发布Q/GDNZ.J.XX.XX-XXXX Q/GDNZ国电南京自动化股份有限公司企业标准K 4

7、5 X XX XX XX X- -X XX X- -X XX X发发布布Q/GDNZ.J.XX.XX-XXXX Q/GDNZ国电南京自动化股份有限公司企业标准K 45 X XX XX XX X- -X XX X- -X XX X发发布布 22 2 技术性能及指标技术性能及指标2.12.1 额定电气参数额定电气参数2.1.1 电源参数a) 电压：100V250V 交直流两用； b) 频率：50Hz5% ；2.1.2 接收频率： 1575.42MHz2.22.2 主要技术指标主要技术指标2.2.1 工频采样回路精确工作范围a) 电压： 100V250V b) 频率范围： 45Hz 55Hzc) 精

8、确度： 0.01Hz2.2.2 天线接收灵敏度-166dBW天馈线长度 30 米，可根据用户需求加长到 50 米、100 米等。2.2.3 捕获时间 瞬时断电后重开机：20s位置未变重开机：45s位置变化重开机：90s本地第一次开机：120s2.2.4 输出接口a)a) 脉冲输出接点脉冲输出接点定时精度：1s 输出接口：空光耦，耐压 300V。脉冲特性：正脉冲， 脉宽：200ms10% ， 上升沿：20ns接口数量：A 型: 32 路 B 型: 64 路b)b) RS-232/485RS-232/485 接口接口A、B 型:每秒输出一帧，传输速率 9600bps，8 位数据，1 位起始位，1

9、位停止位，无校验。 3帧格式（）如下，适用于水电自动化：序号12345678910111213141516内容STDDDDDDDDDDDDXORA含义 帧头 帧头时 十位时 个位分 十位分 个位秒 十位秒 个位日 十位日 个位月 十位月 个位年 十位年 个位校验码对时结束举例53H54H30H38H32H30H33H30H31H30H30H37H39H38H0EH41H说明：校验码为 3-14 数据的异或校验。举例：98 年 7 月 10 日 8 时 20 分 30 秒，信息格式见上表。 帧格式（二）如下，适用于输变电和火电自动化：BJT,YYMMDD,hhmmss, (共 20 个字节):

10、BJT:同步头,3 字节 BJT 的 ASCII，十六进制码=42H4AH54H ,: 间隔码, 1 字节 ASCII，十六进制码=2CHYY: 年份数, 2 字节 ASCII， MM: 月份数, 2 字节 ASCII，DD: 日期数, 2 字节 ASCII，,: 间隔码, 1 字节 ASCII，十六进制码=2CHhh: 小时数, 2 字节 ASCII， mm: 分时数, 2 字节 ASCII，ss: 秒时数, 2 字节 ASCII， ,: 间隔码, 1 字节 ASCII，十六进制码=2CH ：结束码，2 字节 ASCII 十六进制码 =0DH0AH 例：ASCII 码报文：BJT,07122

11、5,133025, 16 进制报文：42 4A 54 2C 30 37 31 32 32 35 2C 31 33 33 30 32 35 2C 0D 0A时间为：07 年 12 月 25 日，13 时 30 分 25 秒。D 型:每秒钟输出一帧。数据格式：9600 波特，8 位数据、1 位起始位、1 位停止位、无校验。帧格式： 42hms YYMD46FFf043000000T0D 42: 同步头，1 字节；h:小时数，1 字节 BCD 码；m:分钟数，1 字节 BCD 码；s:秒钟数，1 字节 BCD 码；YY:年份数，2 字节 BCD 码；M:月份数，1 字节 BCD 码；D:日期数，1

12、字节 BCD 码；46 :间隔码, 1 字节；FF: 频率，2 字节 BCD 码；f: 频率估计位，0.5 字节 BCD 码；043000000： 间隔码，4.5 字节；T: 1 字节卫星同步标志，找到 3 颗以下卫星时为 23，找到 3 颗或 3 颗以上卫星时 24； 40D: 结束码，1 字节。c)c) IRIG-B(IRIG-B(直流码直流码) )接口接口物理接口可选择用差分 485 或光耦空节点输出。帧格式如下：精度 1s。每秒 1 帧，每帧十个字，每字十位，每位周期为 10ms,每位以高点平开始，持续时间 2ms 为二进制码0 ，5ms 为1 ，8ms 为位置识别或秒脉冲起始标志。

13、第一个 100ms：秒(Second) (0-59)第二个 100ms：分(Minute) (0-59)第三个 100ms：时第四个 100ms：天低位 位编号位权位编号位权位编号位权位编号位权秒起始标志位811512111192162222221041742343411818824848索引位索引位索引位索引位1210191025105101320202026206201440填充2740740填充填充2880位置识别位( P1)位置识别位(P2)位置识别位(P3)位置识别位(P4)第五个 100ms：天高位第六个 100ms：年 第七个 100ms：填充 第八个 100ms：校验位编号位权

14、位编号位权位编号位权位编号位权29100311填充填充30200322填充填充填充334填充填充填充348填充填充索引位索引位索引位索引位填充3510填充校验位填充3620填充填充填充3740填充填充填充3880填充填充位置识别位(P5)位置识别位( P6)位置识别位(P7)位置识别位(P8)第九个 100ms：填充第十个 100ms：填充位编号位权位编号位权填充填充填充填充填充填充填充填充索引位索引位填充填充 5填充填充填充填充填充填充位置识别位(P9)位置识别位(P10)d)d) DCF-77DCF-77 接口接口脉冲号 含义 (0.1s=0, 0.2s=1)0 分脉冲, always 0

15、 (0.1s)1-14 保留位15 0=正常天线, 1=备用天线16 1= 时区切换17,18 时区 0,1=东 1 区; 1,0=东 2 区19 跳跃秒20 时间编码的起始位。总是 121-27 分，7 位 BCD 码，第 21 位为低 28 21-28 位的偶校验位 29-34 时，6 位 BCD 码，第 29 位为低35 29-35 位的偶校验位 36-41 天，6 位 BCD 码，第 36 位为低42-44 星期，3 位 BCD 码，第 42 位为低45-49 月份，5 位 BCD 码，第 45 位为低50-57 年份，8 位 BCD 码，第 50 位为低58 36-58 位的偶校验位

16、59 无任何脉冲2.32.3 环境条件环境条件正常工作大气条件a) 环境温度：-1040； b) 相对湿度：595；（产品内部不凝露，不结冰） ； c) 大气压力：66kPa110kPa。贮存、运输环境条件-2570，相对湿度不大于 85。a） 不允许有超过 GB/T 14598.92002 中 4.1.1 规定的试验严酷等级为级的电磁场存在；b） 场地应符合 GB/T 93611988 中 B 类安全要求；周围环境c） 使用地点不出现超过 GB/T 112872000 规定的严酷等级为 I级的振动；不发生超过 GB/T 177421999 规定的烈度为度的地震； 6d） 装置的使用地点应无爆

17、炸危险的物质，周围介质中不应含有能腐蚀金属、破坏绝缘和表面敷层的介质及导电介质，不允许有严重的霉菌存在；e） 有防御雨、雪、风、沙、尘埃、雷电的措施；f） 接地电阻应符合 GB/T 28872000 中 4.4 的要求。2.42.4 功率消耗功率消耗不大于 10W；2.52.5 绝缘性能绝缘性能2.5.1 绝缘电阻在Q/GDNZ.JB46.003-2004中 5.1.2 条规定的大气条件下，装置的通信接口回路对地，用开路电压为直流 500 V 兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于 100M。电源和工频输入回路对地，用开路电压为直流1000 V 兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于 50M。2.5.2

18、介质强度在Q/GDNZ.JB46.003-2004中 5.1.2 规定的正常试验大气条件下，装置能承受频率为 50Hz，历时 1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象；b) 工频交流试验电压值按表 1 进行选择，泄漏电流整定为 10mA,采用直流试验电压，其值为规定的工频交流试验电压值的 1.4 倍；c) 试验过程中，任一被试回路施加电压时，其余回路等电位互联接地。 表 1 各回路试验电压要求 单位为伏特被试回路额定绝缘电压 试验电压泄漏电流 mA电源输入回路地60200010工频输入回路地60200010通信口地6050052.5.3 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的直流输入回路

19、、交流输入回路、输出触点等各回路对地，以及电气上无联系的各回路之间，应能承受 1.2/50s 的标准雷电波的短时冲击电压试验。当额定绝缘电压大于 60V 时，开路试验电压为 5kV；当额定绝缘电压不大于 60V 时，开路试验电压为 1kV。 72.62.6 耐湿热性能耐湿热性能装置应能承受 GB/T 2423.92001 规定的恒定湿热试验。试验温度402、相对湿度（933），试验时间为 48h，在试验结束前 2h 内，用开路电压为直流 500V 的兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于 1.5M；介质强度不低于表 1 规定

20、的介质强度试验电压值的 75。2.72.7 电磁兼容性电磁兼容性装置的电磁兼容性能如表 2。表 2 电磁兼容性能静电放电抗干扰度满足 GB/T 14598.141998 中 4.2 规定的静电放电抗干扰 3 级试验。射频电磁场辐射抗干扰度满足 GB/T 14598.92002 中规定的射频电磁场辐射抗干扰度 3 级试验电快速瞬变脉冲群抗扰度满足 GB/T 14598.101996 中的电快速瞬变脉冲群抗扰度 3 级试验。浪涌（冲击）抗扰度满足 GB/T 17626.5-1999 标准（idt IEC61000-4-5:1995） 、浪涌（冲击）抗扰度 3 级试验。1MHZ 脉冲群抗扰度满足 G

21、B/T 14598.131998 中 3.1.1 规定的试验严酷等级为 3 级的脉冲群干扰试验脉冲磁场抗扰度满足 GB/T 17626.91998 标准（idt IEC61000-4-9:1993） 、脉冲磁场抗扰度 5 级试验。2.82.8 机械性能机械性能2.8.1 振动装置能承受 GB7261 中 16.3 规定的严酷等级为 I 级的振动耐久能力试验。2.8.2 冲击装置能承受 GB7261 中 17.5 规定的严酷等级为 I 级的冲击耐久能力试验。2.8.3 碰撞装置能承受 GB7261 第 18 章规定的严酷等级为 I 级的冲击耐久能力试验。3 3 装置工作原理装置工作原理如图所示：

22、 8卫星接收模块卫星接收模块: : 该模块用于接收 GPS 卫星信号，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。 处理模块处理模块: 从卫星接收模块收到标准的时间信息，转换成北京时间，送给液晶显示模块，同时按照一定格式向外发送。同时测量一秒内工频软件流程图如图：B B 码码/DCF/DCF 模块模块：接收处理模块输出的北京时间和秒脉冲信号，生成 IRIG-B/DCF 直流信号。流程图如图：上电初始化工频测量计算时间接收北京时间转换判断是否切换显示送显示数据串口发送数据中断1中断2看门狗处理中断返回产生工频数

23、据中断返回卫星接收模块CPU处理模块天线信息显示信息输出频率测量滤波看门狗或门北京时间365进制计数器缓冲器秒脉冲时序脉冲发生电路主时钟并串转换逻辑控制门B码/DCF信号位置识别码元时间码元参考码元 94 4 系统异常处理系统异常处理 出现任何异常情况请联系售后服务人员。5 5 系统连接系统连接5.15.1 通信与规约通信与规约见 2.2.4 输出接口。6 6 硬件构成硬件构成 6.16.1 系统系统/ /装置的构成特点装置的构成特点本装置由前面板、CPU 板、后面板组成。 前面板主要功能为时间显示，装置状态指示等。CPU 板主要处理从卫星接收的时间信息，转换成各种需要的格式。后面板主要由多种

24、输出接口组成。6.26.2 结构、外观及安装尺寸结构、外观及安装尺寸 机架式结构，标准 19 英寸机箱6.2.1 GPS-01A 标准 2U 机箱425mm86mm76mm465mm483mm306mmGPS-01A外形尺寸:425(W)306(L)86(H) 425mm177mm101mm465mm483mm306mmGPS-01BGPS-01B外形尺寸:425(W)306(L)177(H) 106.2.2 GPS-01B(GPS-01BK) 标准 4U 机箱6.2.3 GPS-01D 标准 1U 机箱6.36.3 面板布置面板布置6.3.1 装置的前面板 GPS-01A 前面板示意图前面板

25、示意图 GPS-01B 前面板示意图前面板示意图425mm46mm33mm465mm483mm306mmGPS-01D外形尺寸:425(W)306(L)46(H) 11国电南京自动化股份有限公司同步运行电源秒分 GPS-01BK 前面板示意图前面板示意图 GPS-01D 前面板示意图前面板示意图 1） 电源指示电源指示灯亮，表示装置接通电源。2） 运行指示装置从接通电源到正常运行需要一定的初始化时间，运行指示灯亮说明初始化完成。装置正常运行时运行指示灯以一定频率闪烁。3） 同步指示装置上电后，LCD 显示器 A、B 型显示“Sac” 字样（D 型显示未经同步的时间信息和工频频率） ，同步指示灯

26、不亮，装置得到 3 个或 3 个以上卫星的时间信息后同步灯亮。如果在运行中装置失去同步，则同步指示灯灭。4） 脉冲指示A、B 型装置上电后，LCD 显示器显示“Sac” 字样，脉冲指示灯(分和秒)不亮。几秒钟后，装置通过接收 GPS 卫星信号计算出自己所处的位置，同步灯亮后显示器显示标准北京时间，装置为正常运行状态。 （注：秒脉冲(PPS)的前沿为北京时间每秒的零时刻,脉冲宽度 200ms。 ）D 型装置上电后，LCD显示器显示未经同步的时间信息和工频频率，脉冲指示灯闪亮。5） 液晶显示显示当前时间及日期，A、B 型最右边显示当前接收的卫星数, D 型最右边显示工频频率。 126） 显示切换

27、当按下前面板的切换按钮时，液晶显示方式变成时间和日期交替显示，背光灯亮，约 15 秒后恢复。6.3.2 .装置的后面板GPS-01A 后后面面板板示示意意图图 +-67- +65- +69+ -71+ -7379+ -75+-77-+8583+-81+- +87-+8995+-+91- +93-+-9997- + - + - + -+-+- + - + - +-+-+ -+-+- + -电源ONOFF天线COM7+-+-+-RS485告警5+ -1- +2- +7+ -915+ -11+-13-21+ -17+-19-23- +-+25+31-+27+ -29-37+33-+35- +-39-

28、 +41+ -47+43+ -45- + -53+49+ -51- +-55- +57+ -63+59+ -61-+-COM6COM5COM3COM4COM1COM2COM83 468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880828486889092949698129130131132133134电源告警失步 GPS-01B 后后面面板板示示意意图图+-3- +1- +5+ -7+ -915+ -11+-13-+2119+-17+- +23-+2531+-+27- +29-+-3533- +

29、- + - + -+-+- + - + - +-+-+ -+-+- + -电源ONOFF天线COM7+-+-+-RS485告警COM8246810121416182022242628303234656667686970电源告警失步 13+-67- +65- +69+ -71+ -7379+ -75+-77-+8583+-81+- +87-+8995+-+91- +93-+-9997- + - + - + -+-+- + - + - +-+-+ -+-+- + -电源ONOFFCOM7+-+-+-RS485告警5+ -1- +2- +7+ -915+ -11+-13-21+ -17+-19-23

30、- +-+25+31-+27+ -29-37+33-+35- +-39- +41+ -47+43+ -45- + -53+49+ -51- +-55- +57+ -63+59+ -61-+-COM6COM5COM3COM4COM1COM2COM83 468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880828486889092949698129130131132133134电源告警失步 GPS-01BK 后面板示意图（只少了天线安装口）后面板示意图（只少了天线安装口）GPS-01D 后后面面板板示示

31、意意图图 1） 电源开关：控制本机的开与关。2） 保险丝座：内装 3A 保险丝管。更换时必须首先断开电源！3） 电 源：交直流 100250V, 47Hz63Hz4） 天线端子：接户外天线。5） 脉冲输出端子排：输出方式为静态空接点方式,由左向右,每两个节点为一对输出端子。可以选择将所有端子设置成秒脉冲或者分脉冲输出。也可以将最后一排静态空接点端子（GPS-01A 脉冲输出端子2532；GPS-01B（GPS-01BK）脉冲输出端子 2532,5764）作为 IRIG-B/DCF-77 协议输出。光耦隔离输出节点示意图节点节点5V 146） GPS-01B 端子 129-130 为差分 B 码

32、输出：端子 131-132 为卫星失步告警接点。端子 133-134 为电源告警接点。7） GPS-01BK 端子 129-130 为差分 B 码输入，做为扩展时钟输入端子：端子 131-132 为卫星失步告警接点。端子 133-134 为电源告警接点。8） COM1COM8：为串口 RS232。串行数据接口输出引脚如图所示:9） 工 频：接被测交流 190V260V 回路。10） RS422-1 和 RS422-2：2 路 RS422 信号输出。端子定义如图： 11） 拨码开关默认在 OFF 位.87654321OFF(1)秒脉冲备用IRIG-B 码备用备用备用备用备用ON(0)分脉冲备用脉冲备用