CN101710849A - 一种单信号线同步时钟传送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种单信号线同步时钟传送方法，其在同一个信号线或光传输媒体上分时复用传送整秒脉冲信号和时间报文信息技术。使需要时间同步的设备之间进行基准时间同步信号的传递只使用单一的信号线或光纤即可，从而大大降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统设备间时钟同步、高精度同步对时领域，具体涉及一种单信号线同步时钟传送方法。
背景技术
随着电力系统二次测量设备对时钟同步要求的不断提高，继电保护装置、故障录波、故障测距、相量测量等二次测量设备普遍要求采用GPS时间同步，并对时间同步精度要求较高(一般精度要求＜±1us)，通常采用整秒脉冲(1PPS)和时间信息报文两个信号线作为设备间时钟同步信号。整秒脉冲的上升沿或下降沿作为整秒时刻的标定信号，时间报文信号描述当前脉冲信号的时刻信息或其它信息，如年、月、日、时、分、秒及地理位置信息等。两个信号线增加了时钟同步的连接成本，当传送的信号距离较长，尤其使用光纤传输时成本大幅增加。
本发明的技术方案采用整秒脉冲与时间报文数据复用技术，只需要一根光纤或信号线。使时钟同步传输成本降低了50％左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种单信号线同步时钟传送方法，对传统双信号线传输同步时钟技术方案的改进，使整秒脉冲与时间信息报文复用在一个信号线或光纤上。从而使时钟同步传输成本大大降低。
本发明的技术方案是：
一种单信号线同步时钟传送方法，其特征在于在同一个信号线上即传送整秒脉冲信号1PPS，又传送时间报文信号，在同步时钟接收侧，利用窗口技术将整秒脉冲和时间报文信号分离开，包括时钟同步信号源侧将整秒脉冲信号与时间报文信号合成方法和时间同步信号接收侧将整秒脉冲信号与时间报文信号分离方法。
其中，所述时钟同步信号源侧的将整秒脉冲信号与时间报文信号合成方法包括：
在时钟同步的发送端，时间报文信号发送器接收1PPS整秒脉冲信号，并用整秒脉冲信号驱动时间报文信号的传送，也即只有当接收到整秒脉冲信号时，才发送下一个整秒脉冲的时间报文信号，如果没有接收到整秒脉冲信号，不发送下一个整秒脉冲的时间报文信号；
时间报文信号传送器接收到1PPS整秒脉冲信号时，随机产生一个100ms以内的延迟后，发送时间报文信号，且时间报文信号必须在下一个1PPS整秒脉冲到来之前的数毫秒ms内发送完成；
将时间报文信号传送器与1PPS整秒脉冲信号一起通过一个与门，即将1PPS整秒脉冲信号与时间报文信号在同一个信号线上合成后输出。
其中，时间同步信号接收侧的将整秒脉冲信号与时间报文信号分离方法包括：
根据1PPS整秒脉冲信号每整秒时刻一个脉冲沿的特点，在时间同步接收侧设置一个1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器，其工作原理为当检测到一个脉冲沿之后，启动定时器工作，在定时器到达1秒的99％～101％(也即999ms～1001ms)时，开放1PPS整秒脉冲信号接收门，接收下一个1PPS整秒脉冲信号的到来，如果在此窗口内没有接收到1PPS整秒脉冲信号，则窗口定时器重新计数，并重新寻找接收下一个1PPS整秒脉冲信号。
其中，还包括时间同步接收侧干扰信号的虑除方法，1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器有两个工作状态：同步工作状态和非同步工作状态；当1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器上电初始运行，或3秒钟之内没有接收到1PPS整秒脉冲信号时，1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器进入非同步状态，在非同步状态下1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器必须至少寻找到两个以上的1秒间隔的脉冲信号，才进入同步状态。
其中，所述信号线可以是电传输线或光传输媒体。
本发明的有益效果是：与传统双信号线同步时钟装置相比具有以下优点：
1、单信号线同步时钟技术可降低时钟同步传输成本；
2、单信号线同步时钟技术可提高时钟同步传输的可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本发明相关的附图说明如下：
图1是依据本发明的一种单信号线同步时钟传送方法与传统双信号线同步时钟传送方法的波形对比示意图；
图2是依据本发明时钟同步技术装置发送侧秒脉冲与时间报文合成逻辑框图；
图3是依据本发明实现时钟同步技术接收侧秒脉冲与时间报文分离逻辑框图；
图4是依据本发明实现时钟同步技术接收侧时钟窗口定时器波形图。
具体实施方式
时钟同步对时包括两部分信息，a、整秒时刻的秒脉冲信号；b、当前秒脉冲信号所代表的时间信息报文。整秒脉冲信号一般根据不同的系统取信号上升沿或下降沿作为整秒时间标定，误差为us数量级。每个整秒脉冲之间除一个返回电平外为常低电平或常高电平。如果将时间报文信息合成到秒脉冲信号线中，将导致在每个整秒时间内出现多个上升沿、下降沿信号，如果用传统整秒脉冲接收方式接收，将导致时钟接收设备无法正确识别到整秒脉冲信号，并造成接收器时间混乱。
时钟同步信号源侧将整秒时刻脉冲信号与时间报文信号合成方法：
如图2所示，在时钟同步的发送端，时间报文发送器接收1PPS整秒脉冲信号，并用整秒脉冲信号驱动时间报文的传送。即只有当接收到整秒脉冲时，才发送下一个整秒脉冲的时间报文。如果没有接收到整秒脉冲，不发送下一个整秒脉冲的时间报文。
时间报文传送器接收到1PPS整秒脉冲信号时，随机产生一个100ms以内的延时后，发送时间报文数据，且时间报文数据必须在下一个1PPS整秒脉冲到来之前数ms内发送完成。
时间报文传送器与1PPS整秒脉冲通过一个与门，即为1PPS整秒脉冲与时间报文在同一个信号线上合成后输出。
时间同步信号接收侧将整秒时刻脉冲信号与时间报文信号分离方法：
如图3所示，根据1PPS整秒脉冲每整秒时刻一个脉冲沿的特点，在时间同步接收侧设置一个1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器。其工作原理为当检测到一个脉冲沿之后启动定时器工作，在定时器到达1秒的99％～101％(999ms～1001ms)时，开放1PPS整秒脉冲接收门，接收下一个1PPS整秒脉冲的到来。如果在此窗口内没有接收到1PPS整秒脉冲信号，则窗口定时器重新计数重新寻找接收下一个1PPS整秒脉冲信号，如图4波形所示。
时间同步接收侧干扰信号的虑除：1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器有两个工作状态，即同步工作状态和非同步工作状态。当1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器上电初始运行或3秒钟没有接收到1PPS整秒脉冲信号时，1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器进入非同步状态。在非同步状态下1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器必须至少寻找到两个以上的1秒间隔的脉冲信号，才进入同步状态。
上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。
Claims (5)
1.一种单信号线同步时钟传送方法，其特征在于在同一个信号线上即传送整秒脉冲信号1PPS，又传送时间报文信号，在同步时钟接收侧，利用窗口技术将整秒脉冲和时间报文信号分离开，包括时钟同步信号源侧将整秒脉冲信号与时间报文信号合成方法和时间同步信号接收侧将整秒脉冲信号与时间报文信号分离方法。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述时钟同步信号源侧的将整秒脉冲信号与时间报文信号合成方法包括：
在时钟同步的发送端，时间报文信号发送器接收1PPS整秒脉冲信号，并用整秒脉冲信号驱动时间报文信号的传送，也即只有当接收到整秒脉冲信号时，才发送下一个整秒脉冲的时间报文信号，如果没有接收到整秒脉冲信号，不发送下一个整秒脉冲的时间报文信号；
时间报文信号传送器接收到1PPS整秒脉冲信号时，随机产生一个100ms以内的延迟后，发送时间报文信号，且时间报文信号必须在下一个1PPS整秒脉冲到来之前的数毫秒ms内发送完成；
将时间报文信号传送器与1PPS整秒脉冲信号一起通过一个与门，即将1PPS整秒脉冲信号与时间报文信号在同一个信号线上合成后输出。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
时间同步信号接收侧的将整秒脉冲信号与时间报文信号分离方法包括：
根据1PPS整秒脉冲信号每整秒时刻一个脉冲沿的特点，在时间同步接收侧设置一个1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器，其工作原理为当检测到一个脉冲沿之后，启动定时器工作，在定时器到达1秒的99％～101％(也即999ms～1001ms)时，开放1PPS整秒脉冲信号接收门，接收下一个1PPS整秒脉冲信号的到来，如果在此窗口内没有接收到1PPS整秒脉冲信号，则窗口定时器重新计数，并重新寻找接收下一个1PPS整秒脉冲信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
还包括时间同步接收侧干扰信号的虑除方法，1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器有两个工作状态：同步工作状态和非同步工作状态；当1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器上电初始运行，或3秒钟之内没有接收到1PPS整秒脉冲信号时，1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器进入非同步状态，在非同步状态下1PPS整秒脉冲信号接收窗口发生器必须至少寻找到两个以上的1秒间隔的脉冲信号，才进入同步状态。
5.如权利要求1-4所述的方法，其特征在于：所述信号线可以是电传输线或光传输媒体。
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