CM-600型 GPS电力系统同步时钟技术及使用手册.pdf

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1、 CM-600 型型 GPS电力系统同步时钟 电力系统同步时钟 技术及使用手册 技术及使用手册 Version2.0 南京科明自动化设备有限公司南京科明自动化设备有限公司 目 录 1 概述1 2 主要功能及特点1 3 主要技术指标1 4 装置结构布置说明3 4.1 前面板布置说明3 4.2 后背板布置说明3 5 装置功能说明4 5.1 装置启动4 5.2 装置设置4 5.3 同步脉冲输出4 5.4 串口输出5 5.5 GPS失步和装置失电告警输出5 5.6 安全运行天数5 5.7 经度、纬度6 6 安装接线说明6 6.1 天线架设6 6.2 供电电源6 6.3 串口输出端子接线说明6 6.4

2、同步脉冲输出端子接线说明7 6.5 GPS 失步告警和装置失电告警输出端子接线说明8 7 键盘操作和显示说明8 7.1 键盘说明8 7.2 显示说明9 7.3 串口波特率及输出规约设置10 7.4 同步脉冲输出选择设置11 7.5 安全运行天数初始值设置12 8 串口通讯规约说明12 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 11 概述 概述 CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟是专为电力系统所需的高精度时间同步而量身定做的 精密时间同步设备。 该设备选用高档卫星信号接收器， 以美国导航卫

3、星全球定位系统 （GPS） 为时间基准，时间同步精度小于 50ns。它可以同时跟踪视场内的 12 颗 GPS 卫星，自动选 择最佳星座进行定位和授时。以 RS-232C/422/485 串口形式和空接点形式向电力系统的各 种自动化设备提供高精度时间基准。 每个串口输出均可支持多种通信规约， 包括IRIG-B （DC） 规约和 DCF77 规约；每个空接点输出除支持 1PPS、1PPM、1PPH 脉冲输出外，还支持 IRIG-B （DC）规约和 DCF77 规约输出。装置具有安全运行天数累计功能。装置还具有 GPS 失步和 装置失电告警输出。因此系统具有可靠性高、功能多、精度高、性价比好和操作方

4、便等特 点。可广泛地应用于继电保护、安全自动装置、故障录波器、调度自动化系统、计算机监 控系统和 RTU 等多种设备中。 22 主要功能及特点 主要功能及特点 ? 具有包括 DCF77 规约和 IRIG-B（直流调制）规约等多种规约的信息输出，可方便地 由各种自动化装置选用，以满足不同用户的信号使用要求； ? 精度高。脉冲输出以及串口输出 IRIG-B（DC）和 DCF77 规约时与协调世界时 UTC 的同步精度小于 200ns；串口输出其它规约时，起始位的前沿与协调世界时 UTC 的 同步精度小于 150s； ? 具有安全运行天数累计功能， 并具有掉电保存和恢复供电时自动修正安全运行天数 功

5、能，不需人工干预重置； ? 具有 GPS 失步和装置失电告警输出； ? 按静态继电保护装置及安全自动装置通用技术条件标准要求设计，所有信号输 出口均经过光电隔离，可靠性高、抗干扰能力强，能较好的满足电力系统要求。 33 主要技术指标 主要技术指标 3.1 GPS 模块主要技术指标 3.1 GPS 模块主要技术指标 接收频率：1575.42MHZ，可同时跟踪 12 颗 GPS 卫星 捕获/重新捕获性能 首次定位时间 TTFF24s （具有历书,时间,位置和星历） 首次定位时间 TTFF42s （具有历书,时间,位置） 首次定位时间 TTFF120s（冷启动） 重新捕获时间 2s 秒脉冲时间精度：

6、优于 100ns(绝对值),40ns(1sigma) 3.2 同步脉冲输出 3.2 同步脉冲输出 定时准确度：200ns 驱动电平： 530V/20mA（驱动光隔） 极性： 导通 脉宽： 500ms 路数： 6 路（1PPx16）,每路可任意设置为 1PPS（秒） 、1PPM （分） 、1PPH 1 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 （时）脉冲输出、IRIG-B（DC）编码输出或 DCF77 编码输出 每路脉冲输出规约任意可设 3.3 串行口输出 3.3 串行口输出 RS-232C: 4

7、 路 RS-422/485: 2 路 波特率： 2400、4800、9600、19200，每路波特率任意可设 串口输出规约： 规约 0规约 13：一般串行信息规约（详见第 8 章） 规约 14：IRIG-B（DC） 规约 15： DCF77 每路串口的输出规约任意可设 3.4 GPS 失步告警 3.4 GPS 失步告警 具有 GPS 失步告警输出 接点容量（最大） ：5A/250VAC 5A/30VDC 3.5 装置失电告警输出 3.5 装置失电告警输出 具有装置失电告警输出 接点容量（最大） ：5A/250VAC 5A/30VDC 3.6 安全运行天数 3.6 安全运行天数 记录规约: 4

8、位十进制数，可人工预置或清除 具有掉电保存和恢复供电时自动修正功能，不需人工干预 3.7 经度、纬度 3.7 经度、纬度 指示 GPS 天线所处的地理位置 经度：DDDmm.mmmm (DDD:度, mm.mmmm:分) 纬度：DDmm.mmmm (DDD:度, mm.mmmm:分) 3.8 人机界面 3.8 人机界面 显示：8 位八段高亮数码管显示器，可显示上述所有数据 按键：4 个，用于选择显示数据或进行参数整定与设置 3.9 电源 3.9 电源 可交流或直流供电：交流 220V20%,50Hz 直流 110V260V 功耗： 15W 3.10 环境条件 3.10 环境条件 工作温度： -

9、10+50 贮存温度： -40+85 相对湿度： 095 海拔高度：5000m 3.11 遵循标准 3.11 遵循标准 2 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 符合 DL/T 478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件的要求 3.12 外观尺寸 3.12 外观尺寸 标准 19 英寸 1U 机箱，482.6mm(宽)44.45mm(高)220mm(深) 44 装置结构布置说明 装置结构布置说明 CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟采用标准 19 英寸 1U 机箱，体积小，组

10、屏方便。 4.1 前面板布置说明 4.1 前面板布置说明 前面板布置示意图如图 4-1 所示。 13456 7 2 11 1098 图 4-1 前面板布置示意图 图 4-1 前面板布置示意图 电源开关； 8 位八段高亮数码管显示器； “同步”灯： 导航状态指示。当其熄灭时表示装置正在搜寻天空中的 GPS 卫星， 导航无效。当其点亮时表示至少已跟踪到 4 颗卫星，导航有效，所有时间和定位数据可用； “1PPS”灯：秒同步脉冲指示。当导航有效时，每秒钟闪烁一次； “1PPM”灯：分同步脉冲指示。当导航有效时，每分钟闪烁一次； “1PPH”灯：时同步脉冲指示。当导航有效时，每小时闪烁一次； “电源”

11、灯； “设置/显示”键：切换“设置”和“显示”功能； “”键：上下翻屏显示或数字设置键； “”键：左右移位键； “确认”键：设置“确认”键。 4.2 后背板布置说明 4.2 后背板布置说明 13452 图 4-2 后背板示意图 图 4-2 后背板示意图 后背板示意图如图 4-2 所示。 3 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 天线输入插座； 同步脉冲输出端子； 串口输出端子； GPS 失步和装置失电告警输出端子； 电源输入端子； 55 装置功能说明 装置功能说明 5.1 装置启动 5.1

12、装置启动 在按第 6 节的要求接好线后，打开装置电源。装置在完成初始化后，数码管将显示 “Search”。其中“”被逐个依次点亮熄灭再逐个依次点亮，周而复始，该 过程表示装置正在搜索跟踪 GPS 卫星。 在装置搜索卫星过程中，面板上的指示灯除电源灯外都是熄灭的。而且所有的功能， 包括串口和同步脉冲输出都将被禁止。 一旦装置捕获到 3 颗以上的卫星， 数码管将立即显示北京时间的钟面 “HH-MM-SS” ， “同 步”灯将被点亮，我们称装置的这种状态为“导航有效导航有效” 。一旦装置的同步指示灯点亮，即 导航有效，装置的所有功能都将开始正常工作。 此时，面板上“1PPS” 、 “1PPM”和“1

13、PPH”指示灯将在整秒、整分和整点的时候闪 烁一次（点亮时间为 0.5s） ；六路同步脉冲输出将按照预先的设定在整秒、整分和整点 时输出脉冲（负脉冲，脉宽为 0.5s） ，或者输出 IRIG-B(DC)、DCF77 编码脉冲；六路串 口也将按照预先设定的规约向外发送信息；其它所有功能都将开始正常工作。 如果由于某种原因，装置不能跟踪到有效的卫星，装置将进入失步状态， “同步” 灯熄灭， “导航无效” 。所有的功能都将被禁止，直到重新获得同步。 5.2 装置设置 5.2 装置设置 当进行装置设置，即进行串口波特率、输出规约、输出脉冲选择、安全运行天数初值、 安全运行天数清零设置时，装置将暂时停止

14、串口输出，直到退出设置菜单。 5.3 同步脉冲输出 5.3 同步脉冲输出 本装置共有 6 路同步脉冲输出，每路脉冲输出都可通过面板设置为 1PPS（秒） 、1PPM （分） 、1PPH（时）脉冲输出、IRIG-B(DC)规约编码输出或 DCF77 规约编码输出。6 路同步 脉冲输出均为光隔空接点输出，前沿为光隔导通。输出脉冲宽度为 500ms。外接的驱动电 压为 5V24V，驱动电流可满足一般使用的需要。秒同步脉冲输出波形示于图 5-1。输出回 路原理请参见 6.4 节。 整秒时刻 1 秒 整秒时刻 图 5-1 秒同步脉冲输出波形 图 5-1 秒同步脉冲输出波形 4 Coming Device

15、 CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 5.4 串口输出 5.4 串口输出 本装置的 6 个串口共分为 4 组。每组串口的波特率和输出通讯规约相同。串口 1、2 为 一组，串口 3、4 为一组，串口 5 为一组，串口 6 为一组。串口 1、2 和串口 3、4 为 RS-232C 接口，串口 5 和串口 6 为 RS-485/422 接口。 每组串口的输出通讯规约可选择为 16 种规约中的一种。请注意，每种规约所输出的信 息内容是不一样的，详见第 8 章，用户应根据需要选择设置。串口输出规约的出厂设置均 为规约 0。 每

16、组的波特率可以设置为 2400/4800/9600/19200 波特，出厂设置均为 9600。 串口信息每秒整秒时发送一次 （规约 0规约 13） ， 第一个字节的起始位与 UTC 秒同步， 误差小于 200s。在对时精度要求不高的场合，可用该起始位的前沿作为秒同步，以节省 同步脉冲输出。串口输出的时序见图 52。 整秒时刻 1 秒 整秒时刻 图 52 串口输出的时序 图 52 串口输出的时序 5.5 GPS 失步和装置失电告警输出 5.5 GPS 失步和装置失电告警输出 只有装置捕获 4 颗及 4 颗以上 GPS 卫星时，才能实现 3D 定位，此时装置进入“导航 有效”状态，装置的串口和同步

17、脉冲将输出准确的时钟信息。当装置捕获得 GPS 卫星少 于 4 颗时，装置的串口和同步脉冲将没有输出，并且装置的 GPS 失步告警继电器接点将 闭合，输出 GPS 失步告警信号。 当装置的工作电源消失时，装置的失电告警继电器接点将闭合，输出装置失电告警 信号。 5.6 安全运行天数 5.6 安全运行天数 如果从未设置过安全运行天数的初值，装置将不进行安全运行天数的计数，面板显 示“sfd -” ，串口输出为“0000” 。安全运行天数的记录规约为 4 位十进制数，可通 过面板人工预置或清零。注意！注意！在进行人工预置或清零时，不能把其中任何 1 位设置成 09 以外的数（面板显示将显示“-”

18、） ，否则计数会不正确。 安全运行天数具有掉电保存和恢复供电时自动修正功能，不需人工干预。如果掉电 后到下次恢复上电中间过了 0 点或间隔了几天，当下次恢复供电后，装置能自动修正到 说明： 1、BJT报头，表示北京时间； 2、w星期； 3、YYMMDD hhmmss 为年（后 2 位） 、月、日、时、分、秒，BCD 码； 4、校验和，2 位 ASCII 码。为之前所有字节（包括“， ” 和“*” ）的异或值 5、 “， ”和“*”分界符 6、结束符，ASCII 码的回车、换行。 8.2 规约 1 通讯规约说明 8.2 规约 1 通讯规约说明 规约 1 信文为 ASCII 编码。输出语句 11：

19、 语句 11： BJT，YYMMDD，w，hhmmss,aaaa* 说明： 1、BJT报头，表示北京时间； 2、w星期； 3、YYMMDD hhmmss 为年（后 2 位） 、月、日、时、分、秒，BCD 码； 4、aaaa为安全运行天数，4 位 BCD 码； 5、校验和，2 位 ASCII 码。为之前所有字节（包括“， ” 和“*” ）的异或值 6、 “， ”和“*”分界符 7、结束符，ASCII 码的回车、换行。 8.3 规约 2 通讯规约说明 8.3 规约 2 通讯规约说明 规约 2 信文为 ASCII 编码。输出语句 21 和语句 22 两条语句： 语句 21： BJT，YYMMDD，w

20、，hhmmss,aaaa* 语句 22： GPS，N/Sddmm.nnnn，E/Wdddmm.nnnn* 说明： 13 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 1、BJT报头，表示北京时间； 2、w星期； 3、YYMMDD hhmmss 为年（后 2 位） 、月、日、时、分、秒，BCD 码； 4、aaaa为安全运行天数，4 位 BCD 码； 5、GPS定位参数 6、N/Sddmm.nnnn为南/北纬 dd 度 mm.nnnn 分，BCD 码； 7、E/Wdddmm.nnnn为东/西经 ddd

21、度 mm.nnnn 分，BCD 码； 8、校验和，2 位 ASCII 码。为之前所有字节（包括“， ” 和“*” ）的异或值 9、 “， ”和“*”分界符 10、结束符，ASCII 码的回车、换行。 8.4 规约 3 通讯规约说明 8.4 规约 3 通讯规约说明 规约 3 信文为二进制编码。输出语句 31： 语句 31： D7 09 25 FF 0B YYYY MM DD WW hh mm ss aaaaaa 说明： 1、D7 09 XX XX XX同步头 1、同步头 2、命令码、地址、数据长度（其后的字节 数，Checksum 除外） ； 2、YYYY MM DD为 XXXX 年、XX 月、

22、XX 日，BCD 码； 3、WW为星期 X,WW=0108，08 为星期日； 4、hh mm ss为 XX 时、XX 分、XX 秒，BCD 码； 5、aaaaaa为安全运行天数，00 XX XX，BCD 码； 6、校验和，为之前所有（16 个）字节的异或值 8.5 规约 4 通讯规约说明 8.5 规约 4 通讯规约说明 规约 4 信文为二进制编码。输出语句 41（注：规约 4 输出的是UTC时间注：规约 4 输出的是UTC时间） ： 语句 41： EB 90 YL YH MM DD hh mm ss 00 00 00 说明： 1、EB 90为同步头； 2、YL为年低字节，二进制编码； 3、YH

23、为年高字节，二进制编码； 4、MM DD hh mm ss为 XX 月、XX 日、XX 时、XX 分、XX 秒，二进制编码； 5、 校验和(字)，为 YL 至 SS 七个字节的代码和； 6、00 00 00为 3 个字节的填充码，全部为 0； 8.6 规约 5 通讯规约说明 8.6 规约 5 通讯规约说明 规约 5 信文为二进制编码。输出语句 51： 语句 51： EBH 90H EBH 90H YH YL MM DD WW hh mm ss ODH OAH 说明： 14 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步

24、时钟技术及使用手册 1、EB 90 EB 90为同步头； 2、YH YL为年高字节、年低字节，BCD 码； 3、MM DD为 XXXX 年、XX 月、XX 日，BCD 码； 4、WW为星期 X，WW=0108，08 为星期日； 5、hh mm ss为 XX 时、XX 分、XX 秒，BCD 码； 6、校验和，为之前所有字节的异或值 7、ODH OAH为结束符 8.7 规约 6 通讯规约说明 8.7 规约 6 通讯规约说明 规约 6 信文为二进制编码。输出语句 61： 语句 61： EBH 90H EBH 90H YH YL MM DD WW hh mm ss AH AL ODH OAH 说明：

25、1、EB 90 EB 90为同步头； 2、YH YL为年高字节、年低字节，BCD 码； 3、MM DD为 XXXX 年、XX 月、XX 日，BCD 码； 4、WW为星期 X，WW=0108，08 为星期日； 5、hh mm ss为 XX 时、XX 分、XX 秒，BCD 码； 6、AH AL为安全运行天数高字节和低字节，BCD 码； ； 7、校验和，为之前所有字节的异或值 8、ODH OAH为结束符 8.8 规约 7 通讯规约说明 8.8 规约 7 通讯规约说明 规约 7 信文为二进制编码。输出语句 71 和语句 72： 语句 71： EBH 90H EBH 90H 71H YH YL MM D

26、D WW hh mm ss AH AL ODH OAH 语句 72： EBH 90H EBH 90H 72H S/N dd mm nn nn E/W 0d dd mm nn nn ODH OAH 说明： 1、EB 90 EB 90为同步头； 2、71 为语句 71 的标志符； 3、YH YL为年高字节、年低字节，BCD 码； 4、MM DD为 XXXX 年、XX 月、XX 日，BCD 码； 5、WW为星期 X，WW=0108，08 为星期日； 6、hh mm ss为 XX 时、XX 分、XX 秒，BCD 码； 7、AH AL为安全运行天数高字节和低字节，BCD 码； 8、72 为语句 72 的

27、标志符； 9、 S/N dd mm nn nn为南/北纬 dd 度 mm.nnnn 分， BCD 码。 S/N 用其 ASCII 码 53H/4EH 表示； 10、E/W dd mm nn nn为东/西经 ddd 度 mm.nnnn 分，BCD 码。E/W 用其 ASCII 码 45H/57H 表示； 11、校验和，为之前所有字节的异或值 15 Coming Device CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册CM-600 型 GPS 电力系统同步时钟技术及使用手册 16 12、ODH OAH为结束符 8.8 规约 813 通讯规约说明 8.8 规约 813 通讯规约说明 通

28、信规约 813 目前同规约 7。 8.9 规约 14 通讯规约说明 8.9 规约 14 通讯规约说明 规约 14 为国际标准时间编码 IRIG-B（DC）直流偏置规约。IRIG-B 参考码元“准时” 参考点与协调世界时 UTC 的秒脉冲之间，同步精度小于 200ns。 8.10 规约 15 通讯规约说明 8.10 规约 15 通讯规约说明 规约 15 为欧洲标准时间编码 DCF77 规约。准秒时刻与协调世界时 UTC 的秒脉冲之间， 同步精度小于 200ns。 热忱为您提供下列产品及其服务： 热忱为您提供下列产品及其服务： ? CM-100 交流量采集装置 ? CM-200 微机转速测量装置

29、? CM-300/310/310A/320 系列双微机自动准同期控制器 ? CM-320A/320B/320C 系列双微机自动准同期控制器 ? C M - 320Z 双微机自动准同期控制器 ? CM-368/368H 系列智能同期切换装置 ? CM-360A/360/360H 系列手动切换与手动同期装置 ? CM-448/416 温度测量保护仪 ? CM-500A/B 主令控制器 ? CM-600 电力系统同步时钟 ? CM-32A 智能双机通讯切换装置 ? ZHXT-CM/ZHXTa-CM 发电机指挥信号装置 ? CM-3000 同期控制系统 ? CM-7000 系列发电机计量、配电等控制屏柜 ? DPY-3x 频率电压稳定控制装置 ? KH-MD1 型多功能 MODEM 版 权 所 有 内 容 如 有 变 更 恕 不 另 行 通 知版 权 所 有 内 容 如 有 变 更 恕 不 另 行 通 知 地址：南京市建宁路 57 号 9 幢 405 座 邮编：210015 电话： 025-68833191 传真：025-68833197 技术咨询： 汪福明 13705170287 黄立军 13705176581 网址： 2006 年 12 月