CN101881938A - 卫星同步主时钟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星同步主时钟装置，其包括卫星时间源模块、时间源控制模块、中心控制模块、显控模块、输出模块、时间源检测模块和扩展装置模块，卫星时间源模块、时间源控制模块、输出模块、扩展装置模块、时间源检测模块、显控模块与中心控制模块之间通过母板总线连接，卫星时间源模块、输出模块与时间源控制模块通过母板总线连接。本发明通过获取卫星标准时间信号，然后调整本地时钟使时差控制在一定的精度范围内，给外设提供标准时间源。另外，本发明还为电力系统的各级单位提供一套独立、可靠和准确的时间统一、分配和控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种时间同步技术，特别是涉及一种卫星同步主时钟装置。
背景技术
目前电力系统内部各输送端、接收端的分布广泛而分散，自动化装置内部都带有实时时钟，或者站内有以GPS(全球定位导航系统)为主的授时装置，其固有误差难以避免，随着运行时间的增加，积累误差会越来越大，会失去正确的时间计量作用。
随着电网运行技术水平的提高，大部分变电站采用综合自动化方案，远方集中控制和操作，既提高了劳动生产率，又减少了认为误操作的可能。因此，自动化系统实时时钟的时间同步要求是变电站自动化系统的最基本要求。为了保证电网安全以及经济运行，各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置广泛应用，这些装置的正常工作和作用的发挥，同样离不开统一的全网时间基准。如果时间不一致会直接导致电力一些基本运营系统时间不一致，导致数据统计出现误差，分析结果没有意义，故障分析设备无法定位，更为严重得会给电力带来一些安全事故。
目前电力90％以上的电网都是采用GPS系统授时，同时也有少量的GPS与北斗无源授时。目前授时设备无法知道随着时间的推移而获取自身的运行状态与授时的精度，时钟一旦出错会带来重大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种卫星同步主时钟装置，其是以北斗一号卫星系统与全球定位导航系统(GPS)为基础进行双模设计，获取卫星标准时间信号，然后调整本地时钟使时差控制在一定的精度范围内(纳秒级)，给外设提供标准时间源的时钟装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种卫星同步主时钟装置，其特征在于，其包括卫星时间源模块、时间源控制模块、中心控制模块、显控模块、输出模块、时间源检测模块和扩展装置模块，卫星时间源模块、时间源控制模块、输出模块、扩展装置模块、时间源检测模块、显控模块与中心控制模块之间通过母板总线连接，卫星时间源模块、输出模块与时间源控制模块通过母板总线连接。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明能同时接入四路时间源(北斗、GPS和外输入B码)，通过高效的时间源控制算法，实现多时间源的智能切换技术，确保了系统输出时间的高精度、高可靠性要求。
(2)本发明配置了双向北斗接收模块，通过应用北斗双向对时功能，从而实现了所有卫星同步主时钟的时差测量，保证了全网时间的准确同步和时间统一。
(3)本发明卫星同步主时钟可以检测外接时间源的信号，并将检测到的信息和自身运行的状态信息通过北斗卫星通讯功能传输到远端监控系统，实现不同地方的卫星同步主时钟的状态监测和远程控制。
(4)本发明采用北斗双向通信功能的优势，将设备授时精度误差值、设备内部各模块的状态信息以及设备的告警信息通过北斗卫星实时地汇报到中心站，同时中心站可以根据中心原子钟或铷钟的情况进行比对，发出告警信息，自动/手动进行设备的时间源控制，时间精度的漂移补偿、模块状态信息的采集等操作，达到全网设备时间完全同步、运行状态实时监管。同时本发明为各种时间源输入模块提供了延时补偿功能，使各时间源能够达到良好同步。
附图说明
图1为本发明卫星同步主时钟的实施连接图。
图2为本发明卫星同步主时钟装置的模块框图。
图3为本发明中的卫星同步主时钟授时原理框图(北斗单/双向授时与GPS授时)。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，电力同步系统整体包括主时钟、备时钟、多个从时钟，主时钟和备时钟通过GPS天线或北斗天线接收GPS卫星或北斗卫星时间信号，产生标准的时间信号输出，并通过北斗卫星系统实现无线通讯。主时钟和备时钟通过光纤光缆以IRIG-B码(一种时间码)相连，主时钟和备时钟为整个运动环境提供标准时间信号，从时钟无需再接入天线，它们通过信号电缆以IRIG-B码(一种时间码)B码与主时钟和备时钟相连，并从主时钟和备时钟获取标准时间信号，从时钟通过各类时间信号接口将标准时间信号输出至各时间接点和外设，外设为运动主机、主变保护、主变测控和主变高压侧；主时钟、备时钟和多个从时钟可以通过串口与计算机连接，进行调试和设置。
如图2所示，本发明卫星同步主时钟装置包括卫星时间源模块、时间源控制模块、中心控制模块、显控模块、输出模块、时间源检测模块和扩展装置模块，卫星时间源模块、时间源控制模块、输出模块、扩展装置模块、时间源检测模块、显控模块与中心控制模块之间通过母板总线连接来实现数据通讯和控制信号的传输。卫星时间源模块、输出模块与时间源控制模块通过母板总线连接来实现1PPS(秒脉冲信号)的传输。
如图3所示，本发明主时钟授时(北斗单/双向授时与GPS授时)的工作原理是：授时通过卫星时间源模块、中心控制模块、时间源检测模块、时间源控制模块和IRIG-B码时间报文生成电路等完成，卫星时间源模块与北斗天线、GPS天线连接并可以接收有线基准，并定时发送双向授时申请和时间源对比，卫星时间源模块和中心控制模块之间相互发送状态信息，时间源检测模块向中心控制模块发送检测信息，中心控制模块和时间源控制模块之间相互发送状态信息，IRIG-B码时间报文生成电路通过光电隔离向被授时装置发送B码和时间报文等信息。
其中卫星时间源模块包括GPS接收部分、北斗接收部分、有线B码时间源输入部分这三大部分功能。GPS接收部分接收GPS卫星广播信号，根据卫星信息解算出准确的时间信息输出。北斗接收部分接收北斗卫星广播信号，根据卫星信息解算出准确的时间信息输出。有线B码时间源输入部分接入有线的时间B码信号，提供给时间源控制模块选择输出。
本发明卫星同步主时钟装置具有以下功能：
A.全网远程监控管理功能
本发明采用北斗双向通信功能的优势，将设备授时精度误差值、设备内部各模块的状态信息以及设备的告警信息通过北斗卫星实时地汇报到中心站，同时中心站可以根据中心原子钟或铷钟的情况进行比对，发出告警信息，自动/手动进行设备的时间源控制，时间精度的漂移补偿、模块状态信息的采集等操作。达到全网设备时间完全同步、运行状态实时监管。
B.北斗双向授时功能
定时给北斗大系统发送双向授时申请，北斗大系统给解算出本地时钟延时补偿值，从而修正本地时间精度，提高时钟绝对准确精度。
C.时间源计算比对功能
守时电路为系统提供了一个内部振荡器，这使设备同时可以对时间源的精度进行测量。卫星信号与内部晶体相互结合互为补充，可滤去卫星信号的抖动，保证设备稳定的输出。同时保证时间信息的发送不会出现中断和缺秒现象。同时根据装置所有的时间源信号进行比对，实时给相应的差值，报告给中心系统。
D.控制管理功能
控制管理功能主要有两方面的功能：一方面各模块的状态实时报告给控制管理模块，同时根据设定的频度报告给中心监控管理平台或设备监控管理系统；另一方面完成分发中心监控管理平台或直接连接设备的监控管理系统所下达的指令。
E.时间源检测功能
时间源检测主要分为两个方面：一是对秒脉冲的收敛程度进行检测，即测试1PPS(秒脉冲信号)的抖动，这能反映出一个卫星时钟的质量。另一方面是绝对误差的测试，即使用本装置为标准时间源与被测时间源进行对比，主要检测时钟的精度与故障。
F.时间源控制功能
根据时间所设置的时间源优先级顺序进行判断与选择输出时间信号。
G.高精度授时、守时功能
本发明同步主时钟采用先进的技术算法，配合创新的思维方式，使其授时的精度更高，GPS授时精度优于100ns，北斗双向授时精度优于100ns，北斗单向授时精度优于200ns。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (1)
1.一种卫星同步主时钟装置，其特征在于，其包括卫星时间源模块、时间源控制模块、中心控制模块、显控模块、输出模块、时间源检测模块和扩展装置模块，卫星时间源模块、时间源控制模块、输出模块、扩展装置模块、时间源检测模块、显控模块与中心控制模块之间通过母板总线连接，卫星时间源模块、输出模块与时间源控制模块通过母板总线连接。
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