GPS对时装置由GPS接收器和扩展部分构成，GPs接收器负责接收来自卫星上的信号，并能自动补偿信号在卫星与接收器之间的传输延时，输出与国际标准时间UTC保持高度同步的秒脉冲选通信号，并通过串行口输出与1PPS脉冲前沿相对应的UTC标准时间、日期及接收器所处方位等信息。时间信息以RS485和CAN两种通信接口标准发送信息，扩展部分主要包括中心处理单元、通信接口、同步脉冲发生及输出电路。

GPS对时装置原理图，如下所示：

GPS对时装置的中心处理单元负责读取接收器发送的数据信息，并对这些信息进行一定的处理。GPS对时装置除了以RS232标准向外发送每秒1次的串行利用GPS对自动保护装置进行校时有3种方式：串行通信接口方式、脉冲中断方式及两种方式的结合。

GPS本身提供的时间信息是非常精确的，但采用哪种校时方式对自动保护装置中的实时时钟芯片进行授时，就成了保证时间精度的关键问题，下面分别讨论这3种方式的校时精度。

1、GPS对时装置的串口通信校时

串口通信方式是以串行数据流的方式输出时间信息，各个自动保护装置接收每秒1次的串行时间信息进行校时。在此种校时过程中，串口发送和接收数据都采用中断方式，双方的中断处理程序都将占用CPU的时间。此外延时长短还与双方串口中断优先级的设置有关。另外，在串行通信方式中，数据是按照一定的波特率逐位传输的，因此总线传输也将有延时。该延时长短与波特率以及传输的数据量均有关。

在以上影响校时精度的各个因素中，只有传输延时是可以准确计算的，其他的只能作大致的估计。在将以上因素综合考虑后，可以通过给时间信息一个修正值，来保证校时的精度。

2、GPS对时装置的脉冲中断校时

脉冲校时方式，即同步时钟每隔一定的时间间隔输出一个精确的同步脉冲，监控装置在接收到同步脉冲后进行校时，消除装置内部时钟的走时误差。因此，不管是秒脉冲还是分脉冲和小时脉冲，其校时原理都是一样的。在脉冲校时方式中，导线传输、光耦隔离以及中断响应和处理中断程序都会产生延时，整个延时时间约几十微秒，所以即使不进行数据间修正，精度也可以满足时间误差要求在毫秒级的装置的需要。

3、GPS对时装置的综合校时

若仅通过串口通信校时，由于数据在总线上的传输时间会达到毫秒级，所以必须进行时间修正，而修正值必须根据现场的具体情况才能确定，给使用者带来很大的不方便。而如果仅通过脉冲校时，在不进行修正情况下，虽然精度也能基本满足要求，但是却不能同时提供与该脉冲相对应的日期和时间信息。

所以，可以将这两种方式结合起来使用，即综合校时。在测控保护装置中一般都自带有实时时钟芯片，可以提供BCD码形式的年、月、日、星期、时、分、秒信息。

在综合校时方式中，以秒脉冲信号的上升沿作为对实时时钟进行校时的中断信号，同时将与上一个秒脉冲相对应的串口时间信息加上1 s作为统一时间，供监控装置进行校时。这样就可以避免在串行通信中由传输时间带来的毫秒级延时，同时不用进行时间修正，就可以满足时间误差在毫秒级的装置的要求。