[發明專利]電力周波時間同步系統及其時間同步方法

有效

• 申請號: 201610708858.2
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106330375B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 賈小波;李波;吳淑琴;陳俊杰;張蕊;張治功
• 申請（專利權）人: 鄭州威科姆科技股份有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司41111
• 代理人: 周艷巧

技術領域

本發明屬于電力周波環境下的時間同步技術領域，特別涉及一種電力周波時間同步系統及其時間同步方法。

背景技術

現行的時間同步方式主要有：硬對時同步脈沖，如脈沖節點PPS、PPM、PPH；軟對時串行信息，如串口報文；編碼對時，如IRIG-B)；網絡授時。對時接口主要有：RS-232串口輸出，R-485輸出、IRIG-B輸出、分脈沖輸出、秒脈沖輸出等。脈沖對時和串行口對時各有優缺點，前者精度高但是無法直接提供時間信息：而后者對時精度比較低，尤其是多個子系統的時候，時間精度受串口通信時延的影響尤為突出。B碼對時兼顧了兩者的優點，是一種精度很高并且又含有標準的時間信息的對時方式，但B碼對時需要專有的傳輸通道進行信號傳輸。網絡授時，分為NTP授時和PTP兩種授時方式。NTP授時式的優點：網絡特性，通過豐富的以太網資源，能將時間同步信號傳送到任何一個存在網絡的角落；網絡擴展方便、廉價；實現簡單，但是實現高級精度很困難。PTP協議IEEE 1588(PTP)協議用于分組交換網的時鐘同步系統，可以提供納秒級的時鐘同步精度，最高可以達到低于10納秒的同步精度，也是目前基于Ethernet的最高精度時間同步技術；但需要傳輸通道都需要支持PTP協議，需要對專用的時間傳輸通道。

現有時間同步技術方法，都有一定的局限性；利用通用數據傳輸通道，時間同步精度低；架設專用的時間傳輸通道，可以實現高精確時間同步，成本造價高。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明提供一種電力周波時間同步系統及其時間同步方法，利用電力周波完成時間同步，在同一電力周波環境中，無需專用時間傳遞通道，實現設備之間的時間同步，準確性高，性能穩定。

按照本發明所提供的設計方案， 一種電力周波時間同步系統，包含電源模塊、授時源、數據傳輸模塊及授時端，授時源包含周波整形模塊、時鐘模塊、周波測量與標定模塊、數據發送模塊，

周波整形模塊，通過周波整形電路對電力周波進行周波整形；時鐘模塊，負責時間信息生成并轉發；周波測量與標定模塊，利用時間信息，測量電力周波的頻率并標定周波對應的時標數據；數據發送模塊，將電力周波頻率及對應的時標數據組成數據報文通過數據傳輸模塊發送至授時端；

授時端包含周波整形單元，周波測量與標定單元，數據接收模塊，偏差計算與調整模塊，及時鐘模塊單元，

時鐘單元負責時間信息生成及校正，周波整形單元，通過周波整形電路對電力周波進行周波整形；周波測量與標定單元，利用時間信息，測量電力周波頻率并標定周波對應的時標數據；數據接收模塊，接收授時源數據報文并解析，獲取授時源的電力周波頻率及對應的時標數據；偏差計算與調整模塊，將周波整形單元測量得到的電力周波頻率及時標數據，與數據接收模塊獲取的電力周波頻率及對應的時標數據，兩者數據進行比對，比較電力周波頻率對應的時標數據，得到時鐘偏差，并對授時端進行時鐘校正。

上述的，周波整形模塊及周波整形單元，均是通過周波整形電路對電力周波進行整形，形成方波。

上述的，周波測量與標定模塊，對連續的電力周波頻率進行測量，并完成時間標定，得到含有電力周波頻率和對應時標信息的數列，將其組幀通過數據傳輸模塊發送給授時端；周波測量與標定單元，對連續電力周波進行頻率測量和時間標定，得到相應的含有電力周波頻率和對應時標信息的數列。

優選的，偏差計算與調整模塊，根據數據接收模塊接收到的電力周波頻率，與周波測量與標定單元測量得到的電力周波頻率，進行匹配比對，得到數列中頻率相等的匹配位置k，根據匹配位置k，將數據接收模塊接收到的數據報文的時標數據，與周波測量與標定單元的時標數據進行差值計算，獲得時間偏差，根據時間偏差調整時鐘單元，使時間偏差趨近于0。

一種基于上述的電力周波時間同步系統的時間同步方法，具體包含如下步驟：

步驟1、電力周波通過周波整形模塊，形成方波，周波測量與標定模塊利用時鐘信息，連續測量電力周波的頻率F并完成對應的時標數據T標定，組成數列(F，T)；

步驟2、數列(F，T)組幀，通過數據傳輸模塊發送至授時端的數據接收模塊；

步驟3、周波整形單元，及周波測量與標定單元，同樣分別對連續電力周波進行相應的周波整形，及頻率F`測量和對應的時標數據T`標定，得到數列(F`，T`)；同時，數據接收模塊解析接收到的數據，得到(F，T)；

步驟4、授時端將接收得到的頻率F與自身測量得到的頻率F`進行匹配比對，找出授時端匹配位置，得到數據序列中與數據報文頻率相等的頻率位置k；