CN106647235B - 一种用于录波型故障指示器无线的守时方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，所述方法用于解决具备录波功能的故障指示器高精度低功耗对时、守时的需求；所述方法使用多晶振协同工作的方式；时间的校准步长为1μs，故障指示器时钟偏差达到25μs以内。本发明主要面向于新型具备录波功能指示器高同步精度、低时间失步的需求，采用多晶振协同工作的技术，全时间周期时间精度可维持在5ppm。结合高实时性对时方式，相比于传统无线对时守时技术，其补偿步长可达到1μs。通过该方式，三相故障指示器时钟偏差可达到30μs以内，并具有超低功耗的特点。

Description

一种用于录波型故障指示器无线的守时方法
技术领域
本发明涉及故障指示器技术领域，尤其涉及一种用于录波型故障指示器无线的守时方法。
背景技术
具备录波功能的故障指示器在运行线路中需要实时监测线路电流、电场状态，在测量量发生扰动时及时录取线路波形，为故障分析提供依据。传统的故障指示器在运行过程中，因为晶振制造的微小差异以及对时技术的问题，在运行的过程中会造成失步的问题。录波功能对三相故障指示器同步要求较高，在4KHz的采样率下，三相故障指示器的同步精度需要达到100μs以内。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，补偿步长可达到1μs，通过该方式，三相故障指示器时钟偏差可达到30μs以内，并具有超低功耗的特点。
本发明是这样实现的：一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，所述方法用于解决具备录波功能的故障指示器高精度低功耗对时、守时的需求；所述方法使用多晶振协同工作的方式；时间的校准步长为1μs，故障指示器时钟偏差达到25μs以内。
进一步的，所述使用多晶振协同工作的方式具体为：至少应配置一个中等精度高频率的计时晶振以及一个高精度低频率的RTC时钟晶振；通过RTC时钟晶振校准计时晶振，计时晶振向RTC时钟晶振提供补偿数据的方式，完成阶段性守时。
进一步的，所述守时方法相比于传统的RTC守时方式，时间补偿的步长为晶振整数倍；将时间补偿的步长降低至1微秒以内。
进一步的，所述中等精度高频率的计时晶振功耗为10微瓦，RTC时钟晶振最大电流消耗不超过3微安，故障指示器产品在晶振上的功耗可降低至200微瓦以内，提升产品的能量管理效率。
进一步的，所述守时方法进一步包括：所述RTC时钟晶振和计时晶振以配合MCU的运作；所述RTC时钟晶振用于MCU的标准参考；所述计时晶振用于对MCU提供补偿步长；设置RTC时钟晶振的标准参考晶振为OG，其晶振频率为fG，误差范围为EG；设置计时晶振的晶振为OM，其晶振频率为fM，误差范围为EM；
那么在满足同步误差S的情况下，其守时时间TG的表达式为：
在守时时间内，设计时晶振对RTC时钟晶振的补偿周期为TC，当前补偿次数为Nc，设置距离上一次对时间隔为T，那么累计误差Es存在关系：
其中Max(Es)代表时间区间的最小粒度为并且TC·Nc须小于对时周期；
满足上述条件后，通过MCU对两个晶振进行校准，其中对RTC时钟晶振的校准方式按照远程终端无线同步方式，在考虑业务流程的前提下，对时间隔选用至故障指示器在接收到远程终端的同步请求后，按照远程终端的时标进行同步；
在两次无线同步间隔中，采用周期为TC的补偿方式，设计时晶振在TC周期内走过的时钟数为SM，RTC时钟晶振在TC周期内走过的时钟数为SG，则补偿步长TΔ为：
将补偿步长TΔ与系统时钟相减，则完成TC周期内的校准。
本发明具有如下优点：本发明面向于新型具备录波功能指示器高同步精度、低时间失步的需求，采用多晶振协同工作的技术，全时间周期时间精度可控。结合高实时性对时方式，相比于传统无线对时守时技术，其补偿步长可达到1μs。此方式不采用高精度高功耗的温补晶振，而采用低功耗低频率高精度的RTC晶振作为参考，使用中等精度高频率的计时晶振进行补偿的方式，成本大幅降低。通过该方式，三相故障指示器时钟偏差可达到30μs以内，并具有超低功耗的特点。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的RTC时钟晶振和计时晶振中将TΔ作为高频晶振计数器的补偿步长的示意图。
图2为本发明的方法原理框图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明的一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，该方法用于解决具备录波功能的故障指示器高精度对时、守时的需求，
(1)使用多晶振协同工作的方式。
(2)时间的校准步长为1μs，三相故障指示器时钟偏差可达到25μs以内。
(3)该方式具有超低功耗，成本低的特性。
采用多晶振协同工作的方式，最少应配置一个中等精度高频率的计时晶振以及一个高精度低频率的RTC时钟晶振。通过低频率高精度晶振校准高频率中精度晶振，高频晶振向低频晶振提供补偿数据的方式，完成阶段性守时。
本发明的方法相比于传统的RTC守时方式，时间补偿的步长为晶振整数倍。此种方式可以将时间补偿的步长降低至1微秒以内，相比于传统32.768KHz晶振30微秒的步长粒度，此种方式可以明显提升对时的精度。
本发明使用的晶振功耗很低，相比于一般高精度温补晶振1mA的典型电流消耗，该方案中高频率中精度的晶振典型功耗为10微瓦，高精度低频率的晶振最大电流消耗不超过3微安，故障指示器产品在晶振上的功耗可降低至200微瓦以内，大幅度提升产品的能量管理效率。
另外，本发明的方法相比于传统的高精度温度补偿晶振，该方案能明显降低晶振成本，使得产品的可生产，可制造性增加。
所述守时方法进一步包括：所述RTC时钟晶振和计时晶振以配合MCU的运作；所述RTC时钟晶振用于MCU的标准参考；所述计时晶振用于对MCU提供补偿步长；设置RTC时钟晶振的标准参考晶振为OG，其晶振频率为fG，误差范围为EG；设置计时晶振的晶振为OM，其晶振频率为fM，误差范围为EM；
那么在满足同步误差S的情况下，其守时时间TG的表达式为：
在守时时间内，设计时晶振对RTC时钟晶振的补偿周期为TC，当前补偿次数为Nc，设置距离上一次对时间隔为T，那么累计误差Es存在关系：
其中Max(Es)代表时间区间的最小粒度为并且TC·Nc须小于对时周期；
满足上述条件后，通过MCU对两个晶振进行校准，其中对RTC时钟晶振的校准方式按照远程终端无线同步方式，在考虑业务流程的前提下，对时间隔选用至故障指示器在接收到远程终端的同步请求后，按照远程终端的时标进行同步；
在两次无线同步间隔中，采用周期为TC的补偿方式，设计时晶振在TC周期内走过的时钟数为SM，RTC时钟晶振在TC周期内走过的时钟数为SG，则补偿步长TΔ为：
将补偿步长TΔ与系统时钟相减，则完成TC周期内的校准。
下面结合一具体实施例对本发明做进一步说明：
第一步对晶振进行选型，这里采用两款晶振。
低频率参考晶振参数(RTC时钟晶振)：32.768KHz，±5ppm，-40℃至80℃宽温度工作区间，超低功耗1至3微安。
高频率晶振参数(计时晶振)：8MHz，±20ppm，-40℃至80℃宽温度工作区间，超低功耗10微瓦(典型值)。
第二步设定MCU的计数器，将两个晶振作为相应计数器的源，并分别对两个计数器进行中断设置，其中优先级如下：
1.同步中断，优先级最高。此中断由外部同步命令触发。在进入此中断后，故障指示器根据同步间隔，对自身进行校准。
2.TC中断，优先级次高。此中断由参考低频率晶振OG触发。在进入此中断后，MCU对高频率晶振OM的计数器进行校准。参照图1，将TΔ作为高频晶振计数器的补偿步长。
第三步，设置外部同步命令的发送周期，此时限定为4秒。此时在4秒间隔内，三相故障指示器同步的偏差不大于5ppm，即参考晶振的误差。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，其特征在于：所述方法用于解决具备录波功能的故障指示器高精度低功耗对时、守时的需求；所述方法使用多晶振协同工作的方式；时间的校准步长为1μs，故障指示器时钟偏差达到25μs以内；
所述使用多晶振协同工作的方式具体为：至少应配置一个中等精度高频率的计时晶振以及一个高精度低频率的RTC时钟晶振；通过RTC时钟晶振校准计时晶振，计时晶振向RTC时钟晶振提供补偿数据的方式，完成阶段性守时；
计时晶振参数：8MHz，±20ppm，-40℃至80℃宽温度工作区间，超低功耗10微瓦；
RTC时钟晶振参数：32.768KHz，±5ppm，-40℃至80℃宽温度工作区间，超低功耗1至3微安。
2.根据权利要求1所述的一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，其特征在于：所述守时方法相比于传统的RTC守时方式，时间补偿的步长为晶振整数倍；将时间补偿的步长降低至1微秒以内。
3.根据权利要求1所述的一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，其特征在于：所述中等精度高频率的计时晶振功耗为10微瓦，RTC时钟晶振最大电流消耗不超过3微安，故障指示器产品在晶振上的功耗可降低至200微瓦以内，提升产品的能量管理效率。
4.根据权利要求1所述的一种用于录波型故障指示器无线的守时方法，其特征在于：所述守时方法进一步包括：所述RTC时钟晶振和计时晶振以配合MCU的运作；所述RTC时钟晶振用于MCU的标准参考；所述计时晶振用于对MCU提供补偿步长；设置RTC时钟晶振的标准参考晶振为OG，其晶振频率为fG，误差范围为EG；设置计时晶振的晶振为OM，其晶振频率为fM，误差范围为EM；
那么在满足同步误差S的情况下，其守时时间TG的表达式为：
在守时时间内，设计时晶振对RTC时钟晶振的补偿周期为TC，当前补偿次数为Nc，设置距离上一次对时间隔为T，那么累计误差Es存在关系：
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