[發明專利]多時源尋優時間同步裝置

無效

• 申請號: 201310417013.4
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103457716A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 華志斌;王建偉;李勇;尹航;陳峰超
• 申請（專利權）人: 煙臺東方英達康自動化技術有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;G04R20/02;G04G7/00
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

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技術領域

本發明涉及一種時間同步裝置，具體涉及一種主要應用于電力系統及其自動化技術領域的多時源尋優時間同步裝置。

背景技術

在電力系統運行過程中，電網的運行狀態瞬息萬變，為保證電網安全和經濟運行，各種以計算機技術和通信技術為基礎的自動化裝置被廣泛應用，如調度自動化系統、故障錄波裝置、微機繼電保護裝置、事件順序記錄裝置、變電站計算機監控系統、電能量計費系統、火電廠機組自動控制系統、雷電定位系統等，這些系統的正常運行都需要統一的時間基準支持。

全球定位系統GPS作為世界上使用范圍最廣的授時系統，在電力時間同步系統得到廣泛應用。由于GPS系統由美國軍方控制，而美國軍方并不保證服務質量等等原因，以GPS為標準的時間同步系統存在著計較大的安全隱患。隨著我國北斗導航定位系統的建設，徹底改變了GPS作為時間同步系統唯一時鐘源的局面，目前高等級變電站普遍采用GPS和北斗系統雙時鐘源的時間同步系統，在這樣的雙時源的系統中就要解決時源的選擇性問題，目前通常的解決方案是比較兩個時源的鎖定情況，若一個鎖定，一個失鎖，則系統按鎖定的時源運行；若兩個時源都失鎖，則系統守時運行；兩個時源都鎖定，則按默認的一個時源運行。

不管是GPS系統還是北斗系統，其地面接收機由于受星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差、多徑誤差、接收機誤差、跟蹤衛星數過少等因素的影響，其直接輸出的時間信號都含有一個呈正態分布的隨機誤差。以一個秒脈沖標準差為0.1μs的GPS接收機為例，其輸出的秒脈沖信號在小時級的觀察里也會觀察到接近0.4μs的粗大誤差，在衛星實驗跳變的情況下，有試驗更記錄到10ms量級的時間跳變。在電力系統自動化領域，希望時間裝置能提供時間精度優于1μs，數字化變電站要保證1小時內守時誤差小于1μs，顯然，直接使用全球定位系統地面接收機輸出的時間信號難以滿足要求。

隨著數字化變電站的普及，數字化變電站對電力時間同步系統提出了新的更高要求。在數字化變電站中，合并單元提供的高精度的采樣值是全站各項功能正常運行的保障，電子式互感器的采樣同步精度是影響采樣值精度的關鍵因素。為實現全站內不同合并單元采樣脈沖的同步，數字化變電站中的合并單元普遍采用將采樣脈沖與時間同步系統秒脈沖同步的技術方案，利用時間同步系統的秒脈沖保證合并單元采樣的同步性。這樣的系統對時間同步系統提出了新的更高的技術要求：由于合并單元采樣脈沖同步于時間同步系統的秒脈沖，秒脈沖間隔的波動就會對合并單元采樣脈沖的產生造成影響，特別是在時間同步系統由守時狀態轉入同步狀態時，傳統的時間同步系統對守時造成的誤差一次性補償完成，造成秒脈沖時間間隔的波動，對合并單元的穩定運行造成不利影響。

目前主流的電力時間同步系統，普遍采用以單片機＋FPGA為核心的結構，通過對時源信號的分析計算，重建本地的時鐘并輸出對時信號，該過程對單片機有強烈的依賴性，當單片機復位或狗咬時，就會暫時停止時間信號的輸出，影響時間同步系統運行的穩定性。

發明內容

本發明旨在提供一種多時源尋優時間同步裝置，綜合成本較低，算法適應性強，支持多路時鐘源互備尋優，支持多種時差補償策略，能實現高精度的守時，并且時間信號輸出穩定可靠。

為了解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

多時源尋優時間同步裝置，其特征在于：該裝置包括高穩晶振、單片機和多路選擇器；還包括至少兩個結構相同的單元，每個單元包括全球定位系統地面接收機、計數器、比較器和寄存器，每個單元中全球定位系統地面接收機的秒脈沖輸出端與計數器的事件觸發輸入端連接，計數器的計數值輸出端連接該單元中的比較器的輸入端；高穩晶振的時鐘輸出端與每個單元內的計數器的時鐘輸入端之間直接連接或者通過鎖相倍頻器連接；每個單元中比較器的脈沖輸出端分別接入多路選擇器的一個輸入端；每個單元中的計數器、比較器和寄存器分別與單片機相連接；單片機的輸出端還與多路選擇器的控制端相連接。

優選地，每個單元還包括狀態機和加法器；狀態機的輸入端連接在比較器的輸出端，比較器用于啟動狀態機的狀態循環；狀態機的一個輸出端與加法器的控制端相連接用于啟動加法器的運行；狀態機的另一個輸出端與比較器的寫入控制端相連接；加法器的兩個輸入端分別與比較器和寄存器的輸出端口連接，加法器用于將比較器的內置數值與寄存器數值相加；加法器的輸出端口與比較器的數據輸入端口連接；狀態機的另一個輸出端與比較器的寫入控制端連接，用來控制將加法器的輸出寫入比較器。

本發明的積極效果在于：