揭阳供电局522000
摘要：高精度时间基准已经成为通信、电力等领域的基础保障平台之一。GPS同步时钟系统可提供高精度、全天时、全天候的授时服务，授时性能优异。为解决GPS同步时钟装置的对时天线故障更换困难，现设计一种便于更换的蘑菇头天线及组装方法。
关键词：GPS时间同步装置，一体式天线
一、开发背景
GPS时间同步是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。随着计算机网络的迅猛发展，网络应用已经非常普遍，众多领域的系统等需要在大范围保持计算机的时间同步和时间准确，电力系统变电站通常会使用GPS（卫星时间同步装置）装置为电力系统变电站内的所有设备提供精准的卫星时间，其中，GPS蘑菇头天线是GPS装置锁星对时的必备附件。
然而，GPS时间同步装置天线的信号接收端——GPS蘑菇头天线需要安放在无遮挡的户外环境，这就使得蘑菇头在长期的风吹雨淋及日照情况下易于发生故障，导致GPS装置无法正常锁星对时，从而使得变电站内各保护装置及后台的时间出现异常，进而影响电力系统变电站的运作。
二、开发思路
在蘑菇头发生故障的时候，通常需要对GPS蘑菇头天线进行更换，然而现有的GPS蘑菇头天线及电线布线从天台外墙壁沿外墙到GPS时间同步装置所在楼层外墙进入室内，沿地面穿至GPS时间同步装置所在屏柜下方再接入设备。一体式GPS蘑菇头天线在更换时需要更换整条GPS蘑菇头天线，从而耗费大量的人力、物力，增加更换困难程度；甚至在施工过程中还有可能引起人身安全事故及其他设备的损毁，引发其他故障，进而降低了安全性。
鉴于上述问题，通过对一体式GPS蘑菇头天线的拆卸，发现一体式GPS蘑菇头天线是接收装置电路板连接同轴电缆，最后通过接口接入GPS同步时钟。同轴电缆(CoaxialCable)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。
考虑到同轴电缆传输原理简单，同轴电缆可以看到是由电缆铜线芯跟屏蔽层的简单组成，本设计将切断电缆，装上连接头实现信号传输。如图2-1所示。
三、开发设计
本次设计了一种便于更换的GPS蘑菇头天线及组装方法，能够降低GPS蘑菇头天线的更换困难度，避免了对电缆的施工，并且提高安全性能，同时提高便捷性。
现在的GPS蘑菇头产品已经有独立的接口或者较短的电缆线，那么保留原来的同轴电缆接在新的GPS蘑菇头上。通过切断在GPS蘑菇头附近电缆，使得同轴电缆与GPS蘑菇头天线相分离，并在同轴电缆断口处改装，装上基本网络连接头与GPS蘑菇头天线相连接，如图3-1所示。通过固定接头与转换接头共同实现可拆卸连接，从而完成高效地更换GPS蘑菇头，从而降低GPS蘑菇头天线的更换难度；同轴电缆断口处破开后可以接入转接头，通过收集各种转换接头，本设计可实显对各种不同接口GPS蘑菇头的快速更换，避免电缆的调换与处理，从而提高安全性能与便捷性。
同轴电缆也存在一个问题，就是如果电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形，那么中心电线和屏蔽网状导电层之间的距离就不是始终如一的，这会造成内部的无线电波会被反射回信号发送源。所以在同轴电缆接入转接头时需要中心电线与屏蔽层线平行，确保接头不对信号太大干扰。
四、总结
目前电网中各级变电站控制系统已不再是各自独立的信息孤岛，大量的实时数据需在不同地方打上时戳，然后送至各级调度系统，用于各种应用中。因此，在设计中应仔细考虑各种系统的时钟同步方案和需达到的时钟同步精度。
随着网络时钟同步技术的不断发展，通过网络对系统各时钟进行高精度的同步将变得十分平常。今后变电站各系统的对时准确性需求将大大提高，确保GPS时间同步装置正常运行将变得非常重要。本设计提出的高效更换技术可快速恢复GPS时间同步装置对时，同时保护作业人员人身安全，具有较大的推广应用意义。
参考文献
［1］于淼.IGPS基站网络时钟同步及复杂网络同步（第1版）［M］.北京：知识产权出版时间，2018.
［2］王文喜，许世慧.电网调度自动化厂站端调试检修员（第1版）［M］.北京:中国电力出版社，2019.
资金来源：揭阳供电局2019年职创项目《一体式蘑菇头高效更换技术》