GPS说明书（ST系列20120620全型号） - 图文

ST系列GPS标准时钟 南京融瑞科技有限公司

ST系列GPS标准时钟说明书

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目 录

一、概述................................................................................................................................................. 3 二﹑技术指标 ......................................................................................................................................... 3 三、通讯规约 ......................................................................................................................................... 4 四、结构，功能配置及使用说明 ......................................................................................................... 6

A、普通型标准时钟系列 ............................................................................................................... 6

（一）、ST1000-1A型GPS ..................................................................................................... 6 （二）、ST2000-2型GPS ....................................................................................................... 8 （三）、ST2000-2A型GPS ..................................................................................................... 9 （四）、ST2000-2C型GPS ................................................................................................... 12 1． 规约1（BJT规约） ........................................................................................................ 15 2． 规约2（BCD规约）....................................................................................................... 15 3． 规约3（ST规约，无校验） .......................................................................................... 16 4． 规约4（ST规约，有校验） .......................................................................................... 16

（五）、ST4000-4C型GPS ................................................................................................... 18 B、冗余切换系列 ......................................................................................................................... 20

（一）、ST2000-2C2R冗余切换装置 .................................................................................. 20 （二）、ST2000-2CGR冗余切换装置 .................................................................................. 22 （三）、ST2000-2CBR冗余切换装置 .................................................................................. 24 C、扩展子时钟系列 .................................................................................................................... 27

(一)、ST2000-2CPE扩展装置 ............................................................................................ 28 (三)、ST4000-4CPE扩展装置 ............................................................................................ 29

五、使用说明 ....................................................................................................................................... 31

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一、概述

随着电力系统自动化技术的发展,系统对时间统一的要求越来越迫切,对时间的同步精度也越来越高,我们研制的ST系列GPS标准时间同步钟是专门为电力系统的自动化提供高精度时间基准的时间同步设备。该设备以美国导航卫星全球定位系统为时间基准，时间同步精度1us，它选用美国专业生产厂家生产的GPS接收机部件进行二次开发研制而成。它可以同时跟踪市场内的12颗GPS卫星，自动选择最佳星座进行定位，定时，输出与世界协调时时间同步精度1us的秒，分，时同步脉冲和北京时间的钟面，按照一定格式经串行口分别输出日期、时间，供电力系统需要标准时间尺度的各种自动化装置使用。

本设备采用单片机控制，软硬件结合的技术设计，充分利用接收组件的潜力。因此系统具有可靠性高，功能多，精度高，性价比好和操作方便等特点，完全可以满足电力系统时间同步要求。它的使用推广，将大大促进和提高电力系统的事故分析，故障测距和继电保护等自动化技术的发展。

二﹑技术指标

接收频率： 1575.42MHz,可同时跟踪8~12颗GPS卫星. 天线射频灵敏度: -166dbw,天线配搭带30米馈线.

捕获时间: 20秒~2分钟（天线头放置地点要开阔，最好固定在房顶上）. 1PPS输出

精度：1us 接口电平：TTL电平 极性：正脉冲 脉宽： 约100ms 阻抗：50Ω 前沿： 20ns 1PPM输出

精度：1us 接口电平：TTL电平 极性：正脉冲 脉宽： 约100ms 阻抗：50Ω 前沿： 20ns 1PPH输出（选配）

精度：1us 接口电平：TTL电平 极性：正脉冲 脉宽： 约100ms 阻抗：50Ω 前沿： 20ns

工频测量精度： 0.001Hz 工频钟： 50Hz市电驱动运行的时钟，开机时与标准钟同步

钟差： 标准钟与工频钟的差值。工频，工频钟，钟差都是用来反映电网的运行质量

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经度﹑纬度： GPS接受天线所在位置。

电源： 输入电压范围: 交直流110V~220V±10%

最大输出功率： 30W 输入频率范围: 47~63Hz 工作温度范围：–10~+55℃

三、通讯规约

ST系列GPS既提供软件对时，又提供硬件对时。软件对时分报文和编码两种方式，输出时间信息为：年，月，日；星期；时，分，秒；硬件对时有：时脉冲、分脉冲、秒脉冲三种方式，在整时、整分或整秒时输出同步脉冲或编码，使接收时间的设备的时\\分\\秒与GPS的时\\分\\秒同步。采用报文方式对时有以下五种通信规约。

1．规约1

接口标准：RS232R\\RS485\\TTL

通讯速率：4800(出厂预置) ~9600 bit/s 数据位：8位(ASCⅡ码)。 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无 输出报文格式：

语句：BJT，YYYYMMDD，hhmmss，?XXXX?XX，HHFFPP，ff?f1f1f1?CR??LF? 其中：BJT表示北京时间，YYYY为年，MM为月，DD为日，hh为时，mm为分，ss为秒，?表示钟差的符号，XXXX?XX为钟差值?标准钟—工频钟?单位为秒，HHFFPP分别为工频钟的时，分，秒。ff?f1f1f1为工频，单位为赫兹。 正常情况，只发语句。

当出现信号丢失时，发告警语句如下。

告警语句：ERR，YYMMDD，hhmmss?CR??LF?

注：告警语句是表示GPS与卫星失步时的时间。报文每秒发送一次，起始位与标准秒的同步误差小于0?2s

2．规约2

接口标准：RS232R\\RS485\\TTL

通讯速率：4800(出厂预置) ~9600 bit/s 数据位：8位 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无 输出报文格式：

语句：? B?HHMMSSYYMMDD?F?FF. F1F1 F2F2?C? H2H2M2M2S2S2?CR?

其中：为起始符,为工频标志，为工频钟标志，为结束标志，以上字符均为ASCⅡ码。

HHMMSSYYMMDD分别为北京时间的时，分，秒，年，月，日。

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FF为工频的整数部分。

F1F1为工频的小数点后第一、第二位小数。 F2F2为工频的小数点后第三、第四位小数。 H2H2M2M2S2S2分别为工频钟的时，分，秒。 以上数据均为压缩BCD码。

3. 采用编码方式对时有IRIG-B和DCF77两种: IRIG-B码

IRIG-B码是采用美国标准,分直流码和交流码两种，以BCD码方式输出，每秒输出一次，内含100个脉冲。

输出时间信息为：秒、分、时、年，一年中的第n天。 接口标准：TTL、RS232、RS485、空接点（24V） DCF77码

DCF77码采用欧洲标准, 以BCD码方式输出，每分钟组装完一次完整的时间信息。 输出时间信息为：秒、分、时，星期，日、月、年。 接口标准：TTL、RS232、RS485、空接点（24V）

4．规约4

波特率：4800(出厂预置) ~9600bit/s 数据位：8位（ASCII码） 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无

工作方式：异步

语句：SThhmmssDDMMYYAFhhmmssffffB 其中：ST为码头。

hhmmss为时分秒，DDMMYY为日 月 年 ，A为标准时间结束，F为工频时间开始，hhmmss为工频时分秒，ffff为电网的频率，如4999表示49.99Hz,B为结束标志。

5．规约5

接口标准：RS232/485/TTL

波特率：4800(出厂预置)~9600bit/s

字节：1位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验 帧格式

< S > < T > D D D D D D D D D D D D D D D < A > ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 同 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 年 年 校 结

步 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 千 百 十 个 验 束 标 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 码 标 志 志

采用ASCII码，校验字节是小时的十位至年的个位逐字节异或后再非运算的结果

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F1F1为工频的小数点后第一、第二位。 F2F2为工频的小数点后第三、第四位。

H2H2M2M2S2S2分别为工频钟的时，分，秒。 以上数据均为压缩BCD码。 3．规约3（ST规约，无校验）

接口标准：RS232/485/TTL

波特率：4800~9600b/s可选，出厂预置9600bit/s 数据位：8位（ASCII码） 起始位：1位 停止位：1位 校验位：无

工作方式：异步

输出报文格式：SThhmmssDDMMYYAFhhmmssffffB

其中：ST为码头，Hhmmss为时分秒，DDMMYY为日 月 年 ，A为标准时间结束，F为工频时间开始，hhmmss为工频时分秒，ffff为电网的频率，如4999表示49.99Hz,B为结束标志。 4．规约4（ST规约，有校验）

接口标准：RS232/485/TTL

波特率：4800~9600b/s可选，出厂预置9600bit/s

字节：1位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验 帧格式：

< S > < T > D D D D D D D D D D D D D D D < A >

↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 同 帧 时 时 分 分 秒 秒 日 日 月 月 年 年 年 年 校 结 步 头 十 个 十 个 十 个 十 个 十 个 千 百 十 个 验 束 标 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 位 码 标 志 志

采用ASCII码，校验字节是小时的十位至年的个位逐字节异或后再非运算的结果

（3）RS232/485板：串口板，从板口看出有10路串口输出，既可以输出RS232

规约也可以输出RS485规约（包括IRIG-B码形式的RS232或者RS485），从电路板上看到，有CH1～CH10共十组跳针，每一路都可通过跳帽选择RS232或者RS485输出。如图：

输出RS232/485的时、分、秒、对时报文和IRIG-B码信号也是通过电路模板上的一组双排跳针选择从总线板上输入的（注：每块电路模板只能选择一种输入方式）。如图：

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接线端子输出定义：RS232+表示信号输出端，RS232-表示信号

地；RS485+表示差分信号正端（A），RS485-表示差分信号负端（B）。

（4）分/秒脉冲板：光隔脉冲信号扩展板，通过光电隔离的方式输出24V

（DC220V要预定）有源或无源时/分/秒脉冲信号，也可输出IRIG-B码光隔信号；从电路模板上看到，有CH1～CH10共十组跳针，每一路都可通过跳帽选择有源方式还是无源方式输出信号。如图：

输出时、分、秒脉冲和IRIG-B码信号也是通过电路板上的一组

双排跳针选择从总线板上输入的（注：每块电路模板只能选择一种输入方式）。如图：

接线端子输出定义：有源：+信号输出，-信号地

无源：+电源输入，-信号输出

有源无源接点连接图如上图1所示

（5）光纤板 ： 为多模接口，接口类型为ST，每块有4路光信号输

出；

（6）网络板 ： 通信协议为SNTP，接口类型为RJ45，每块有1路输出，可实

现网络授时功能。标准的时钟信息通过TCP/IP网络传输，支持多种流行的时间发布协议，如NTP,time/UDP，其中DIG为数据指示灯，绿色LED，有数据传输时闪烁，LINK为连接指示灯，黄色LED,网口连接到HUB或者计算机上时常亮。

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（五）、ST4000-4C型GPS

ST4000-4C型GPS标准时钟在结构上采用标准的19英寸4U工业机箱，其外形尺寸为：482.6(宽)mm×176 (高)mm×294 (深)mm，颜色为灰色。机箱面板及背板如下图：

ST4000-4C GPS标准时钟前面板示意图、后背板插板位置图及说明：

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从上图可看出两块POWER板和CPU板在后背板上的位置是固定的，其中

两块电源板分别插于机箱（后视）的最左侧和最右侧，CPU板位于右侧（后视）电源板旁，不能变换插槽，其它15块电路模板可以根据需要任意组合插置。

ST4000-4C GPS标准时钟各种类型插板图及说明：

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该型号 GPS功能可参考上面ST2000-2C部分的说明，下面仅就不同部分予以说明：

ST4000-4C型GPS每块插板可输出12路（ST2000-2C型GPS每块插板输出10路），除两块电源板和CPU板外最多可有15块插板（ST2000-2C型GPS除电源板和CPU板外最多可有8块插板），该GPS采用双电源热备份（ST2000-2C型GPS只有一块电板源插件）。

ST4000-4C GPS的规约设置，波特率设置及RS232/485插板的设置方法与ST2000-2C插板型GPS完全一致，只是输出路数量不同（该型号每块插板12路，ST2000-2C插板型每块插板10路）,具体设置方法请参考上面ST2000-2C GPS的说明。

该型号分/秒脉冲板的设置与ST2000-2C型 GPS略有不同，具体说明如下： 分/秒脉冲板：光隔脉冲信号扩展板，通过光电隔离的方式输出24V（DC220V要

预定）有源或无源时/分/秒脉冲信号，也可输出IRIG-B码光隔信号；从电路模板上看到，有JP2,JP3,JP4共12组跳针，每一路都可通过跳帽选择有源方式还是无源方式输出信号。如图：

输出DCF77、IRIG-B码、BCD、BJT、时、分、秒脉冲和信号也是通过电路板

上的一组双排跳针选择从总线板上输入的（注：每块电路模板只能选择一种输入方式）。

接线端子输出定义：E/G 有源时为信号地，无源时为电源 M 信号输出

有源无源接点连接图见上面ST2000-2C型GPS的有源无源接点图

B、冗余切换系列

冗余切换系列目前具体型号有ST2000-2C2R、ST2000-2CGR、ST2000-2CBR,下面就这三种型号具体说明

（一）、ST2000-2C2R冗余切换装置

ST2000-2C2R型冗余切换装置在结构上采用标准的19英寸2U工业机箱，其外形尺寸为：482.6 (宽)mm×88(高)mm×240(深)mm，颜色为灰色。（其它颜色要预订说明），如图：

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