(高清版)GB∕T 37911.1-2019 电力系统北斗卫星授时应用接口 第1部分：技术规范

ICS33.200GB/T37911.1—2019电力系统北斗卫星授时应用接口Part1:Technicalspecification国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会GB/T37911.1—2019 Ⅲ V 1 1 2 3 4 4 4 5 5 56.2功能 6.3环境条件 6.4电源适应性 6.5绝缘性能 6.6机械性能 6.7电磁兼容性 附录A(规范性附录)接收单元的交互接口协议 附录B(规范性附录)IRIG-B码码元定义及波形 IⅢGB/T37911.1—2019GB/T37911《电力系统北斗卫星授时应用接口》分为以下2个部分：——第1部分：技术规范；——第2部分：检测规范。本部分为GB/T37911的第1部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。GB/T37911.1—2019编制GB/T37911《电力系统北斗卫星授时应用接口》的目的是规范北斗卫星导航系统作为一种标1GB/T37911.1—2019电力系统北斗卫星授时应用接口第1部分：技术规范GB/T37911的本部分规定了电力系统北斗卫星授时应用接口的组成，以GB/T2887—2011计算机场地通用规范GB/T9361—2011计算机场地安全要求GB/T17626.12电磁兼容试验和测量技术振铃波抗扰度试验GB/T17626.29电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变GB/T19391—2003全球定位系统(GPS)术语及定义ANSI/TUA/EIA485-A—1998平衡数字多点系统用发生器和接收机的电特性(ElectricalChar-acteristicsofGeneratorsandReceiversforUseinBalancedDigitalMultipointSystems)IRIG200-04IRIG串行时间码格式(IRIGSerialTimeCodeFormats)IEEE1588—2008网络测量与控制系统的精确时钟同步协议标准(StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementandControlSystems)IEEEC37.118—2005电力系统同步相量测量标准(StandardforSynchrophasorsforPowerSys-tems)cation,ImplementationandAnalysis]RFC2030简单网络时间协议(SNTP),Ver.4用于IPv4、IPv6和OSI[SimpleNetworkTime2GB/T37911.1—2019Protocol(SNTP),Version4forIPv4,IPv6andOSI]GB/T19391—2003和DL/T1100.1—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了方便[GB/T19391—2003,定义5.3][DL/T1100.1—2018,定义3.4]由与国际时频基准或国家时频基准建立溯源关系的连续运转的原子钟组所产生和保持的时间[DL/T1100.1—2018,定义3.7][DL/T1100.1—2018,定义3.14][DL/T1100.1—2018,定义3.15][DL/T1100.1—2018,定义3.16][DL/T1100.1—2018,定义3.17][DL/T1100.1—2018,定义3.18]3GB/T37911.1—20193.10[DL/T1100.1—2018,定义3.20]3.113.12注：可以用扩展不确定度来表示。3.13[DL/T1100.1—2018,定义3.11]3.14[DL/T1100.1—2018,定义3.9]3.153.163.17AC:交流(AlternatingCurrent)BDS:北斗卫星导航系统(BeiDouSatelliteNavigationSystem)CGCS2000:2000中国大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSysDC:直流(DirectCurrent)GPS:全球卫星定位系统(GlobalPositionSystem)Ice:集电极-发射极电流(Collector-EmitterCurrent)LVTTL/LVCMOS:低电压晶体管-晶体管逻辑/低电压互补型金属氧化物半导体(Low-VoltageTransistor-TransistorLogic/Low-VotageComplementaryMetalOxideSemiconductor)NC:螺纹连接结构的中大功率连接器(NutConnector)NTP:网络时间协议(NetworkTimeProtocol)4GB/T37911.1—2019RS-232C:推荐标准-232C(美国电子工业协会制定的串行物理接口标准，标识号232C)(Recom-mendedStandard-232C)Standard-422)RS-485:推荐标准-485(美国电子工业协会制定的串行物理接口标准，标识号485)(RecommenStandard-485)SNTP:简单网络时间协议(SimpleNetworkTimeProtocol)TNC:螺纹连接结构的BNC(ThreadedNeill-Concelman)UART:通用异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)WGS84:1984世界大地坐标系(WorldGeodeticSystem1984)交互接口交互接口卫星天线注：时钟单元与输出单元接口为时间同步装置内部通信接口，本部分不涉及。5GB/T37911.1—2019接收单元应接收和处理来自时钟单元的参数设置和控制信息。成本地时间基准。制晶体振荡器或原子频标等。接收单元通过输入接口与卫星接收天线相连，接收北斗卫星信号或交互接口包括：a)接收单元输出同步脉冲信号给时钟单元的专用接口；交互接口的交互协议见附录A。6技术要求接收单元对天馈线的要求如下：a)接收频率：6GB/T37911.1—20192)GPS:≥12,1575.42MHz频点。 7GB/T37911.1—2019 接收单元提供1个全双工UART串行通信口，要求如下：可选，缺省设置应为9600bit/s;——接收单元输出的串行报文帧头开始时刻与1PPS信号上升沿的时间差△t:5ms<△t<200ms,串行报文帧头开始时刻与1PPS信号上升沿关系如图2所示。时间信息应在1PPS上升沿之后的500ms内发送完成。图21PPS与串行通信口报文的同步关系c)供电方式：接收单元的供电方式要求如下：a)接收单元输出的位置信息：纬度方向：N(北纬)或S(南纬);经度方向：E(东经)或W(西经);b)接收单元输出的时间信号：——日期： 8GB/T37911.1—2019c)RS-422/RS-485:IRIG-B码应符合IRIG200-04的规定，年份和时间信号质量信息应遵循IEEEC37.118—2005的9GB/T37911.1—2019——采用IRIG-B000格式。b)IRIG—B(AC)码：低幅值符合3:1～6:1调制比要求，典型调制比为3:1;——采用IRIG-B120格式。a)RS-232C:——电气特性应符合GB/T6107—2000的规定；——连接器为9针D型小型阳插座，D型9针阳插座针的编号和定义见表1。针的编号RS-232C针脚定义1空2数据接收RXD3数据发送TXD4空信号地GND6～9空b)RS-422:应符合GB/T11014—1989的规定。c)RS-485:应符合ANSI/TUA/EIA485-A—1998的规定。GB/T37911.1—2019串行口输出的报文应采用ASCII码格式。行口时间报文标准格式见表2,波形见图2。表2串行口时间报文标准格式字节序号含义内容取值范围1帧头‘井’2状态标志1用下列4个位合成的16进制数对应的ASCII码值：bit3:保留，置0;bit2:保留，置0;bit1:闰秒预告(LSP):在闰秒来临前59s置1;在闰秒到来后的00s置0;bit0:闰秒标志(LS):0:正闰秒；1:负闰秒*0’～*9’A'～‘F’3状态标志2用下列4个位合成的16进制数对应的ASCII码值：bit3:夏令时预告(DSP),置0;bit2:夏令时标志(DST),置0;bit1:半小时时区偏移，0=不增加；1=时间偏移值额外增加0.5h;bit0:时区偏移值符号位：0=正偏；1=负偏‘A'～‘F’4状态标志3用下列4个位合成的16进制数对应的ASCII码值：bit3～0:时区偏移值(h):串口报文时间与UTC时间的差值，报文时间减去时间偏移(带符号)等于UTC时间(时间偏移在夏时制期间会发生变化)*0’～*9’‘A'～‘F’5状态标志4用下列4个位合成的16进制数对应的ASCII码值：bit3～0时间质量：0x0:正常工作状态，时钟同步正常；0x1:时钟同步异常，时间准确度优于1ns;0x2:时钟同步异常，时间准确度优于10ns;0x3:时钟同步异常，时间准确度优于100ns;0x4:时钟同步异常，时间准确度优于1us;0x5:时钟同步异常，时间准确度优于10us;0x6:时钟同步异常，时间准确度优于100us;0x7:时钟同步异常，时间准确度优于1ms;0x8:时钟同步异常，时间准确度优于10ms;0x9:时钟同步异常，时间准确度优于100ms;0xA:时钟同步异常，时间准确度优于1s;0xB:时钟同步异常，时间准确度优于10s;0xC～0xE:保留位，无效；0xF:时钟严重故障，时间信号不可信‘0'～‘9’‘A'～‘F’6年千位ASCII码值‘2’7年百位ASCII码值*0’8年十位ASCII码值9年个位ASCII码值*0'～*9’月十位ASCII码值0’～*1’月个位ASCII码值*0'～‘9’GB/T37911.1—2019表2(续)字节序号含义内容取值范围日十位ASCII码值*0'～*3’日个位ASCII码值‘0'～‘9’时十位ASCII码值时个位ASCII码值0'～‘9’分十位ASCII码值‘0'～‘5’分个位ASCII码值‘0'～‘9’秒十位ASCII码值秒个位ASCII码值‘0'～‘9’校验字节高位从“状态标志1”直到“秒个位”逐字节异或操作的结果(即异或校验),将校验字节的十六进制数高位和低位分别使用ASCII码值表示‘0'～‘9’A'～‘F’校验字节低位结束标志结束标志客户端或服务器端模式。——RFC1305(NTP);——RFC2030(SNTP);——IEEEStd1588—2008(PTP)。时间准确度要求见表3。网络支持协议时钟准确度局域网NTP/SNTP优于10ms广域网NTP/SNTP优于500ms局域网PTPGB/T37911.1—2019接口类型光纤静态空接点串口时间报文北斗卫星授时时间同步装置应具有以下功能：b)应输出用于检测的1PPS脉冲信号(TTL电平)。——电源状态指示；——故障信息。g)北斗和GPS双系统接收单元应具备无线时间基准信号选择功能；在输入无线时间基准信号切h)可选配电网频率测量功能。i)应提供专用测试接口用于交互接口测试。a)工作温度范围：—40℃~70℃。b)允许最大相对湿度：100%。时间同步装置应适应以下运行环境条件：a)运行环境的温度和湿度：GB/T37911.1—2019时间同步装置运行环境的温度和湿度要求见表5,可根据实际应用场合选择。级别环境温度湿度使用场所范围℃最大变化率相对湿度%最大变化率室内遮蔽场所—40～十70室外特定与用户协商b)对周围环境的要求：装置工作的大气压力范围为86kPa～106kPa,使用地点应无爆炸危险，无腐蚀性气体及导电2011中B级的规定。接地电阻应符合GB/T2887—2011中4.8.3的规定。天线的贮存、运输极限的环境温度范围为-40℃~70℃,装置的贮存、运输极限的环境温度范围为-25℃~70℃,不应出现异常情况。温度恢复正常后，装置的性能、功能应符合6.1和6.2的规定。——电压：220V,允许偏差为一20%～15%; b)直流电源：允许偏差为一20%～15%; 电压纹波系数：小于5%。d)功耗：由产品规范规定。除另有规定外，考核绝缘性能时的大气条件应符合6.3的要求。按GB/T13729—2002中3.6.1的b)无电气连接的各导电回路间，绝缘电阻值GB/T37911.1—2019应符合GB/T13729—2002中3.6.2的规定。装置应能承受GB/T13729—2002中3.6.1规定的恒定湿热试验：温度40℃±2℃,相对湿度93%±3%,装置的性能、功能应符合6.1和6.2的规定。并符合GB/T13729—2002中3.6.1的规定：a)被测回路间电压小于或等于60V,用绝缘电阻测试仪250V挡测量，绝缘电阻值不小于b)被测回路间电压大于60V,用绝缘电阻测试仪500V挡测量，绝缘电阻值不小于1MΩ。装置应能承受GB/T13729—2002中3.8规定的机械性能试验，要求装置不发生紧固零件松动、机械损坏等现象。机械性能试验包括：a)振动试验：装置应承受严酷等级为I级振动响应试验、严酷等级为I级振动耐久试验，试验结束后加电试b)冲击试验：装置应承受严酷等级为I级冲击响应试验、严酷等级为I级冲击耐久试验，试验结束后加电试c)碰撞试验：装置应承受严酷等级为I级碰撞试验，试验结束后加电试验，装置的性能、功能应符合6.1和6.2的规定。装置应承受以下电磁兼容试验：a)静电放电抗扰度：装置应承受GB/T17626.2中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级静电放电试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为200%,试验结束后加电试验，装置的性能、功能应符合6.1和6.2的规定。b)射频电磁场辐射抗扰度：装置应承受GB/T17626.3中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级射频电磁场辐射试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为200%。c)电快速瞬变脉冲群抗扰度：装置应承受GB/T17626.4中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级电快速瞬变脉冲群试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为200%。d)浪涌(冲击)抗扰度：装置应承受GB/T17626.5中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级浪涌(冲击)试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为200%。e)射频场感应的传导骚扰抗扰度：装置应承受GB/T17626.6中规定的试验等级为Ⅱ级或Ⅲ射频场感应的传导骚扰试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为100%。f)工频磁场抗扰度：GB/T37911.1—2019装置应承受GB/T17626.8中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级工频磁场试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为100%。装置能承受GB/T17626.9中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级脉冲磁场试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为100%。装置应承受GB/T17626.10中规定的试验等级为Ⅲ级或IV级阻尼振荡磁场试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为100%。装置应承受GB/T17626.12中规定的严酷等级为Ⅲ级或IV级振荡波试验，试验期间装置输出时间信号的时间准确度允许改变量为200%。GB/T37911.1—2019(规范性附录)A.1概述本附录规定了接收单元与时钟单元之间的交互接口协议。A.2结构协议结构如表A.1所示。帧头信息类别信息ID数据校验和帧尾‘$’“XX”{,(数据》}不定长*〈校验和HH)表A.1协议结构中各栏目说明如下：b)信息类别：信息类别XX为可选择的2个ASCII字符，可选择为北斗“BD”(0x4244)、GPSe)校验和HH:2个ASCII字符表示的1字节十六进制数，‘$’和‘*,之间全部字符(不包括输入输出信息类别定义如表A.2所示。表A.2输入输出信息定义序号信息类别信息ID说明备注1BDGGA定位、定时、状态相关的信息输出至少支持北斗卫星导航系统。根据接收的卫星导航系统选择相应的信息类别，默认为“BD”2BDZDA时间与日期信息输出GB/T37911.1—2019表A.2(续)序号信息类别信息ID说明备注3位置、定位时间与状态信息输出至少支持北斗卫星导航系统。根据接收的卫星导航系统选择相应的信息类别，默认为“BD”4精度因子与有效卫星信息输出5可视的卫星信息输出6提供最小的时间、日期、位置、7文本信息因接收单元设置与所选择的BD/GPS/GNSS工作方式无关，信息类别固定为“BD”8波特率设置9跟踪源设置命令复位命令1PPS时延设置信息类型输出设置闰秒预告信息输出输入输出信息数据类型说明如表A.3所示。表A.3数据类型说明简写类型字节数取值范围20～2552—128～127240～655354—32768～32767480～42949672958—2147483648～21474836478—1GB/T37911.1—2019$XXGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*hh<CR><LF><8>:水平精度因子(HDOP):整数部分不超过2个字符，小数部分不超过2个字符，可以没有小数$XXZDA,(1>,(2>,<3>,<4>,<5>,<6>*HH<CR><LF〉GB/T37911.1—2019$XXGLL,<1>,<2>,<3>,〈4>,〈5>,〈6>,<7〉*HH<C——‘A'=自动模式；——‘M'=手动模式；$XXGSA,(1>,(2>,<3>,～,〈14>,<15>,(16>,〈17〉*HH<CR>〈LF)XX:XX为可选择的2个ASCII字符，可选择为“BD”或“GP”,“GN”不适用。<3>～<14>:参与位置速度时间(PVT)解算的前12个通道对应的卫星号PRN,每个字段不超过3<15>:位置精度因子(PDOP):不超过5个字符，mm.mmm,整数部分不超过2个字符，小数部分不<16>:水平精度因子(HDOP):不超过5个字符，mm.mmm,整数部分不超过2个字符，小数部分<17>:垂直精度因子(VDOP):不超过5个字符，mm.mmm整数部分不超过2个字符，小数部分不GB/T37911.1—2019$XXGSV,〈1>,(2>,<3>{,<4>,〈5>,〈6>,<7>}*HH<CR>〈LF〉XX:XX为可选择的2个ASCII字符，可选择为“BD”或“GP”,“GN”不适用。<7>:第1颗卫星信号强度：2个字符。注1:每帧GSV最多有4组{,(4>,<5),<6>,(7>}。A.4.6RMC$XXRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*HH<CR><LF》——‘A'=自动模式；——‘N’=数据无效。GB/T37911.1—2019XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。——“07”=user(用户)。$XXPRT,<1>*HH(CR><LF〉XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。$XXSRC,<1>*HH<CR>〈LF)XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。A.4.11STP$XXSTP,〈1>,<2>,〈3>,<4>,〈5>*HH<CR>(LF〉XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。GB/T37911.1—2019<3>:保留：空字段或1个字符。A.4.12PMO$XXPMO,(1>,(2〉*HH<CR><LF>XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”。<1>:信息ID:3个字符，如表A.4所示。输出控制信息说明如表A.4所示。信息ID输出方式功能描述GGA/ZDA/GLL/GSA/GSV1每秒输出1次0关闭输出空字段闰秒查询输出，输出1次对应的信息A.4.13LPS率为1次/1秒。格式：$XXLPS,(1),<2),<3>,<4>,<5>*HH(CR>〈LF〉XX:XX为可选择的2个ASCII字符，固定为“BD”或“GP”,“GN”不适用。GB/T37911.1—2019(规范性附录)IRIG-B码码元定义及波形IRIG-B码码元定义见表B.1,波形见图B.1。IRIG-B码中的时间为北京时间(UTC+8)。表B.1IRIG-B码码元定义表码元序号定义说明0基准码元秒个位，BCD码，低位在前5索引位置‘0’秒十位，BCD码，低位在前9位置识别标志#1分个位，BCD码，低位在前索引位置*0’分十位，BCD码，低位在前索引位置‘0位置识别标志#220～23时个位，BCD码，低位在前索引位置‘0’25～26时十位，BCD码，低位在前27～28索引位置‘0’位置识别标志#330～33日个位，BCD码，低位在前索引位置‘0’35～38日十位，BCD码，低位在前位置识别标志#4日百位，BCD码，低位在前索引位置*0’位置识别标志#550～53年个位，BCD码，低位在前索引位置‘0’55～58年十位，BCD码，低位在前位置识别标志#6闰秒预告(LSP)在闰秒来临前1s～59s置‘1’,在闰秒到来后的00闰秒(LS)标志‘0’:正闰秒，‘1':负闰秒夏时制预告(DSP)置‘0’GB/T37911.1—2019表B.1(续)码元序号定义说明夏时制(DST)标志置*0’时间偏移符号位‘0’:十，*1’:一65～68时间偏移(小时),二进制，低位在前时间偏移=IRIG-B时间一UTC时间(时间偏移在夏时制期间会发生变化)位置识别标志#7时间偏移(0.5h)‘0’:不增加时间偏移量‘1’:时间偏移量额外增加0.5h71～74时间质量，二进制，低位在前0x0:正常工作状态，时钟同步正常0x1:时钟同步异常，时间准确度优于1ns0x2:时钟同步异常，时间准确度优于10ns0x3:时钟同步异常，时间准确度优于100ns0x7:时钟同步异常，时间准确度优于1ms0x8:时钟同步异常，时间准确度优于10ms0x9:时钟同步异常，时间准确度优于100ms0xA:时钟同步异常，时间准确度优于1s0xB:时钟同步异常，时间准确度优于10s0xC～0xE:保留位，无效；0xF:时钟严重故障，时间信息不可信赖校验位从“秒个位”至“时间质量”按位(数据位)进行奇校验的结果76～78保留置‘0’位置识别标志#880～88,90～97一天中的秒数(SBS),二进制，低位在前索引位置‘0’位置识别标志#0102030405060