广西水利水电GXWATERRE~SOLTRCES&HYDROPOWERENGINEERING2008(4)·机电技术·GPS卫星时钟原理及其在水电站的应用胡华丽(广西南宁水利电力工程处，广西南宁530023)[摘要】简要介绍GPS卫星时钟的原理及系统的组成，论述了在水电站利用GPS卫星时钟的对时信号实现水电站微机控制与保护装置时钟的同步的意义和接线方法，GPS卫星时钟的同步既是水电站日常运行记录及事故原因分析的需要，也是保证水电站安全运行、提高运行水平的重要措施。[关键词】GPS；卫星时钟；对时方式；报文[中图分类号】TV737[文献标识码】B[文章编号】1003—1510(2008)04—0028—041概述1575．42MHz、1227．60MHz(采用双频是为校正近年来，大部分水电站均达到了“无人值班，少电离层产生的附加延时)以50bps速度连续发送导人值守”的综合自动化要求，水电站的DCS系统、发航电文。导航电文中包含有系统时间、时钟改正参电机或变压器微机保护装置、故障录波装置、机组数、电离层延迟模型参数、卫星星历(描述卫星运行等各微机系统均有各自独立的时钟，但为使各轨道的参数)及卫星工作状况等信息，其中系统时间装置记录运行数据及事件时序的统一和便于事故分即为卫星原子钟的时间。析，水电站的监控与保护系统需要一个统一的时钟地面监控系统要对卫星的工作状态及运行轨道基准，特别是故障录波装置、电气设备和线路保护装进行监控，同时监测各颗卫星的时间，求出钟差并发置尤为重要。有了统一时钟，就可以通过开关动作给卫星，再由卫星用导航电文发给用户设备。GPS的先后次序或所监控电量突变的准确时间及变化顺工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、3个注序来分析事故的原因及过程。因此，统一时钟是保入站和5个监测站，每个监测站均配装有精密的铯证水电站以及电力系统安全运行、提高运行水平的钟(用于计算钟差)和卫星接收机。一个重要措施。用户接收机由GPS天线、GPS卫星接收机及相GPS卫星时钟是利用全球定位系统卫星发送关应用设备组成。天线用来接收GPS卫星发射的的UTC(UniversalTimeCoordinated，协调世界时)导航电文；GPS卫星接收机则负责对所接收到的导信号，为各种自动化装置用户提供全球统一同步准航电文进行信息处理，经过计算求出接收机的三维确的时钟信号源，本文主要介绍GPS卫星时钟原理位置、三维方向以及运动速度和时间信息。这里只及其在水电站中的应用。需要GPS授时(授时：采用适当的手段发播标准时间的过程)系统的时间信息。若设(z，Y，2)为接收2GPS卫星时钟对时原理机的位置，(z，z，yn，2，z)为已知卫星的位置，则解下列方程组(最少可观测到4颗卫星，每颗卫星可列1G】)S由导航卫星、地面监控系统和用户接收机三大部分组成。导航卫星是运行在距地面20183个方程，)就可以得到(z，Y，2)和标准时间T：(z—z1)+(Y—Y1)+(2—21)=C2(T+km处分布在6个互成60。的轨道面上的24颗卫星(21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星，确保地平线zXT—T1一1)以上能观测到4颗以上的卫星)，卫星上装有日稳定(z—z2)+(Y—Y2)+(2—22)=C2(T+度为10-10的精密原子钟。卫星正常工作时用双频△T——r2)[收稿日期】2008—06—28[作者简介】胡华~(1972一)，女，广西大新人，广西南宁水利电力工程处工程师，主要从事水电安装及调试工作。28广西水利水电GXWATERRESOI瓜(=I＆HYDROPOWERENGINEERING2008(4)(z—z3)+(Y—Y3)+(一2：3)=C(T+GPS信号经过天线、变频单元、A／D转换进入到AT—T3一r3)CPU，由CPU计算出相应的时钟并输出同步脉冲信(z—z4)+(Y—Y4)+(—Z4)=C(T+号以及串行通信数据信号。AT—T4一r4)式中：△卜用户时钟与GPS主钟标准时间的时差；T——卫星所发射信号的发射时间；r——卫星上的原子钟与GPS主钟标准时间的时差。GPS接收机所求得的时间为格林尼治时间(零图2GPS一0踟板原理图[1]时区)，要得到北京时间(东八区)一定要将提取到的世界时加上8h才是北京时间。(3)同步脉冲输出电路：将GPS信号接收板发过来的同步对时脉冲信号再进行倍频，得出秒对3GPS卫星时钟在水电站中的应用时(PPS)、分对时(PPM)和小时对时(PPH)空接点对3．1GPS卫星时钟基本结构时信号，供需要对时的设备或装置实现脉冲接点对GPS卫星时钟是水电站综合自动化系统中为各时。微机控制和保护