gps-01系列说明书
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
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
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
* 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
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1 概述 (1)
1.1 适用范围 (1)
1.2 功能配置及型号 (1)
1.3 性能特点....................................................... 错误！未定义书签。
2 技术性能及指标 (2)
2.1 额定电气参数 (2)
2.2 主要技术指标 (2)
2.3 环境条件 (5)
2.4 功率消耗 (6)
2.5 绝缘性能 (6)
2.6 耐湿热性能 (7)
2.7 电磁兼容性 (7)
2.8 机械性能 (7)
2.8.1振动 (7)
2.8.2冲击 (7)
2.8.3碰撞 (7)
3 装置工作原理 (7)
4 系统异常处理 (9)
5 系统连接 (9)
5.1 通信与规约 (9)
6 硬件构成 (9)
6.1 系统/装置的构成特点 (9)
6.2 结构、外观及安装尺寸 (9)
6.3 面板布置 (11)
7 装置的安装及操作说明 (15)
7.1 天线的安装 (15)
7.2 装置的安装位置 (15)
7.3 装置的投入及运行 (15)
8 装置的故障与维修 (16)
9 订货须知及其他 (16)
1 概述 1.1 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。
1.2 功能配置及型号
G P S — 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 64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
2 技术性能及指标
2.1 额定电气参数
2.1.1 电源参数
a) 电压：100V—250V交直流两用；
b) 频率：50Hz±5% ；
2.1.2 接收频率：
1575.42MHz
2.2 主要技术指标
2.2.1 工频采样回路精确工作范围
a) 电压： 100V～250V
b) 频率范围： 45Hz ～55Hz
c) 精确度： 0.01Hz
2.2.2 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：≤120s
2.2.4 输出接口
a)脉冲输出接点
定时精度：1μs
输出接口：空光耦，耐压300V。
脉冲特性：正脉冲，脉宽：200ms±10% ，上升沿：<20ns
接口数量：A型: 32路
B型: 64路
b) RS-232/485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位停止位，无校验。
帧格式（—）如下，适用于水电自动化：
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,
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=2CH
YY: 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=2CH
hh: 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
例：ASCII码报文：BJT,071225,133025,
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；
0D: 结束码，1字节。
c)IRIG-B(直流码)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1μs。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
d)DCF-77接口
脉冲号含义 (0.1s=0, 0.2s=1)
0 分脉冲, always 0 (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 1
21-27 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
59 无任何脉冲
2.3 环境条件
2.4 功率消耗
不大于10W；
2.5 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100MΩ。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50MΩ。
2.5.2 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
2.5.3 冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的直流输入回路、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 1.2/50μs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。
2.6 耐湿热性能
装置应能承受GB/T 2423.9－2001规定的恒定湿热试验。试验温度＋40℃±2℃、相对湿度（93±3）％，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 Ω；介质强度不低于表1规定的介质强度试验电压值的75％。
2.7 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
2.8 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 装置工作原理
如图所示：
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: 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 码/DCF 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：
时间接收 北京时间转换
中断1
中断2
中断返回 产生工频数据
中断返回
天线
4 系统异常处理
出现任何异常情况请联系售后服务人员。
5 系统连接
5.1 通信与规约
见2.2.4 输出接口。
6 硬件构成
6.1 系统/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。
后面板主要由多种输出接口组成。
6.2 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
6.2.2 GPS-01B(GPS-01BK) 标准4U 机箱
6.2.3 GPS-01D 标准1U 机箱
86mm
76mm
GPS-01A 外形尺寸:425(W)×306(L)×86(H)
GPS-01B 外形尺寸:425(W)×306(L)×
177(H)
46mm
33mm
GPS-01D 外形尺寸:425(W)×306(L)×46(H)
6.3 面板布置 6.3.1 装置的前面板
GPS-01A 前面板示意图
GPS-01B 前面板示意图
GPS-01BK 前面板示意图
GPS-01D 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。
6）．显示切换
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后面板示意图
GPS-01B 后面板示意图
GPS-01BK 后面板示意图（只少了天线安装口）
GPS-01D 后面板示意图
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 100～250V , 47Hz ～63Hz 4）．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25—32；GPS-01B （GPS-01BK ）脉冲输出端子25—32,57—64）作为IRIG-B/DCF-77协议输出。
光耦隔离输出节点示意图
6）．GPS-01B 端子129-130为差分B 码输出：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）．COM1～COM8：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190V ～260V 回路。
10）．RS422-1和RS422-2：2路RS422信号输出。端子定义如图：
节点
节点
11）．拨码开关默认在OFF位.
7 装置的安装及操作说明
7.1 天线的安装
GPS-01D配有一个易于安装的天线。有源天线头封装在长约100mm直径约30mm高的塑料圆盘内，天线的导引线是低损耗同轴电缆，长度约30m。
天线头要安装在室外，原则上是顺着天线头往上看能够看到360°的天空。图6给出了正确与不正确安装的示意图。
图天线安装示意图
7.2 装置的安装位置
装置应尽量安装在靠近使用时钟信号的装置处，在多个装置使用时钟信号时，装置的安装位置选择原则应尽量减少电缆线的长度。为减少天线连线的长度，以保证接收到的GPS卫星信号具有一定的强度，可使装置安装在靠近天线从建筑物中引出的地方，用电缆把输出信号送到需要同步信号的装置。
7.3 装置的投入及运行
在接好天线和电源后，即可将装置投入运行。打开后面板上的电源开关，LCD显示器显示出未经同步的北京时间(A、B型显示“Sac”字样)，脉冲指示灯和同步监视指示灯不亮。装置在新的位置安装好，上电后需要几分钟的时间进行初始化，即根据接收到的GPS卫星信号计算出装置所处的地理位置，对输出时间进行校正。初始化结束后，装置得到GPS卫星同步，显示标准北京时间，同步监视指示灯亮，脉冲指示灯开始闪烁。装置初始化后，只要不移动位置，如断电再上电后，仅需较短时间即可正常
工作。
8 装置的故障与维修
1) 打开装置的电源开关，若LCD无显示或电源指示灯不亮，请检查电源开关和电源输入端子。
2) 运行中若装置运行监视指示灯闪烁异常，或显示异常不能自动复位，可关机重开机。
3) 开机超过半个小时后，仍接收不到信号，请检查天线安装是否有不妥之处。
4) 运行中如果同步指示灯连续长时间不亮，表明装置失去同步，请检查天线安装情况是否良好。
9 订货须知及其他
订货应注明：
1）型号、名称、订货数量；
2）收货地址及时间；
3）组屏要求及屏的尺寸及色标；
4）用户要求配合事项；
5）特别声明事项。