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北斗卫星授时揭秘:时钟同步装置如何精准工作?

2024-12-21来源:天脉网编辑:瑞雪

中国自主研发的北斗卫星导航系统,作为全球定位系统的重要一环,历经北斗一号与北斗二号两大发展阶段,已经实现了全球覆盖。该系统的核心在于其精密的控制系统,这一系统由卫星控制站、控制中心以及测控站等多个组成部分协同工作,确保北斗卫星导航系统的稳定运行。

北斗卫星导航系统通过精心设计的卫星布局,将一颗颗卫星送入预定轨道,从而实现了对全球范围的有效覆盖。这些卫星不仅负责发射信号,还承担着运行和控制的职责,为用户提供精准的时间信号和定位服务。

那么,北斗卫星究竟是如何进行授时的呢?其授时方法主要分为单点授时和多点授时两种。在实际应用中,北斗卫星导航系统更倾向于采用多点授时法,通过多颗卫星的共同作用,实现对地面设备的精确授时。这种方法的授时精度极高,可以达到微秒级别。

北斗卫星导航系统的授时不仅依赖于先进的卫星技术,还离不开卫星时钟同步系统的支持。该系统由北斗卫星时钟系统、本地时钟系统以及辅助光电子系统组成,能够接收多种时间信号,并根据客户需求产生不同类型的时间信息信号。这些信号包括IRIG-B码信号、秒脉冲、分脉冲、串口时间信息信号以及网络授时接口等,为各种设备提供了统一的时间基准。

现行的卫星时钟同步系统具有强大的兼容性,支持硬对时、软对时、编码对时和网络NTP对时等多种对时方式。这使得变电站内的各种设备,如微机保护装置、测控装置、故障录波器以及自动化系统站控层设备等,都能够轻松接入北斗时钟同步系统,实现时间的统一同步。对时接口也多种多样,包括RS232串口输出、RS485串口输出、非调制IRIG-B输出信号以及秒脉冲1PPS输出信号等。

在综自变电站中,由于存在众多新老设备,它们的接口类型各不相同。为了满足这些设备的对时需求,往往需要将多种对时方式结合起来使用。例如,对于不支持B码对时的设备,可以采用串行口对时和1PPM脉冲对时相结合的方式。串行口对时可以将智能设备的时间基准精确到毫秒级,而1PPM脉冲则可以在每整分钟发一个脉冲,作用于智能装置的时钟清零线,从而实现时钟的精确同步。

对于具有B码对时功能的智能装置,则需要特别注意避免同时接受串行通信报文对时,否则可能会出现时间跳变的情况。为了解决这一问题,一些先进的智能装置在通信程序中增加了判据,当B码对时功能发生故障时,才会接受串行口的对时报文进行对时。

电厂的时钟同步系统同样由主时钟、时间信号传输通道以及时间信号用户设备接口(扩展装置)组成。主时钟通常设置在电厂的控制中心,包括标准机箱、接收模块、接收天线、电源模块以及时间信号输出模块等。该系统能够按照要求对变电站设备和间隔层IED设备(如智能电能表等)进行北斗对时,并具有时钟同步网络传输校正措施,确保电厂内各种设备的时间同步。