一文了解冗余时间同步系统

系统组成

以GPS同步时间冗余系统为例，通常由多个单机组成，如标准时间同步钟两台（两台互为热备用）、冗余切换器一台、RS - 232接口扩展器一台、RS - 422/485接口扩展器一台和标准分（1PPM）/标准秒（1PPS）接口扩展器一台。各单机既可单独使用，又可相互连接，任意组合以满足不同用户对时间的要求。

工作原理

• 核心设备处理信号：GPS标准时间同步钟是核心设备，它接收全球定位系统卫星的信号，经处理后输出标准时间（如北京时间）及标准分脉冲、秒脉冲信号；同时实时采集电网的频率，经处理后输出该时刻的电网周波数，并产生随电网频率变化的工频秒走时的工频时钟。为实现冗余切换，该同步钟还向GPS切换器提供内部电路的工作状态，以供切换器处理。
• 切换器实现无扰切换：GPS切换器主要确认GPS标准时间同步钟A机与B机的工作状态，自动选择工作正常的一台，实现无扰切换，并将其信息输出；也能够手动选择正常的一台，并将其信息输出；还能显示A、B机的工作状态及输入/输出信息；在两台时间同步钟均不正常时，给出声光报警信号。
• 接口扩展器扩展信号：接口扩展器主要是对切换器输出的正确信号进行扩展，根据用户校时的不同要求，输出不同的规约和接口数。

系统特点

• 高可靠性：采用双机冗余系统，互为热备用，当主系统出现故障时，备用系统能自动诊断故障并自动切换，自动运行在工况好的GPS时间系统上，从而提高整个系统的可靠性。
• 高精度：GPS是高精度的全球定位系统，也是高精度的实时标准时间信号源，其时间最大误差不超过±1μs（采用精度高的GPS可以做到纳级），可满足对时间同步精度要求较高的应用场景。
• 多功能：系统采用了多达八块CPU和扩展单元，可以解决不同用户不同校时方式的要求。
• 操作方便：整个系统运行全自动工作，减少了操作程序；同时采用了大量的软件判断，减少了硬件的投入。

应用场景

• 电力系统：随着电力控制系统自动化的提高，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。冗余时间同步系统可为电力系统的各种设备提供精确的时间同步，保证各类装置动作顺序正确且适应电信号以光速运行的环境条件，避免因时间不同步导致系统瘫痪。
• 金融领域：银行对时间的精准性要求越来越高，时钟同步系统负责将机房网络系统、灾备中心系统、银行交易系统、ATM系统、消防系统、安保系统等各系统时间进行同步统一，为消费者权益和财产安全提供有力保障。冗余时间同步系统可进一步提高时间同步的可靠性，确保金融业务的正常运行。
• 学校：随着网络设备和服务器数量的增加，学校需要借助时钟同步系统进行机房系统和校园网的维护。冗余时间同步系统可保证校园内各设备时间的准确同步，便于日常作息管理、时间登记和数据记录。
• 医院：时间同步系统负责将众多IT设备和各业务系统的时间统一，实现整个院区局域网内的时间同步。冗余时间同步系统可避免因时间不同步导致的医疗事故，提高医院的管理效率和服务质量。