CN107222281A - 一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法 - Google Patents
一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及时钟同步技术领域，公开了一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，该方法包括步骤S1‑S5，S1，判断接收机是否提供有效的1PPS信号，S2，对恒温晶体振荡器的频率进行统计，S3，计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差，S4，MCU对时间偏差进行测量，并对每个时间偏差进行补偿，S5，根据时间偏差，利用步进线性算法渐进式地调整每个时间偏差。本发明通过检测与计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差，利用步进线性算法使每个时钟输出源的时间与标准时间实现渐进式同步，为整个电网的时间恢复、设备稳定运行提供有利的保障，避免因跳秒现象引起时间的错乱。
Description
技术领域
本发明涉及时钟同步技术领域，具体涉及一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法。
背景技术
随着卫星技术的发展，卫星授时已经渗透到各行各业，特别是电网行业。卫星授时的精确度是电网是否能正常运行的保障。卫星授时采用的是无线传输的方式(卫星信号从太空传到地面)，在运行过程中难免会出现信号中断，当天气情况较差时接收的卫星信号很差或者接收不到卫星信号的情况，这样卫星授时就会出现中断状态，这个时候卫星授时主要靠的是同步授时机内的晶振自由振荡产生的时间信号输入到各个设备上。
当卫星信号丢失后，因为时间同步系统内部的恒温晶体振荡器本身的问题，时间同步系统产生的秒信号就会漂移，漂移的情况主要是根据恒温晶体振荡器的指标决定，长时间后就会出现各个时钟输出源输出的秒信号不一致，有超前的，也有滞后的；
当卫星信号重新恢复后，如果马上让各个时钟输出源输出的秒信号与卫星信号同步，就会出现跳秒现象，引起时间的错乱，将可能会导致电网设备出现报警、故障、错乱、甚至重大事故的产生。严重影响电力设备的运行和人员的安全。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，使每个时钟输出源的时间与标准时间实现渐进式同步，为整个电网的时间恢复、设备稳定运行提供有利的保障。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法包括如下步骤：
S1，当时间同步系统的接收机恢复接收卫星信号信息后，判断接收机是否提供有效的1PPS信号，当接收机的1PPS信号有效时则执行S2，当接收机的1PPS信号无效时，时间同步系统的接收机继续接收卫星信号信息；
S2，复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列器继续接收1PPS信号，并以此为标准1PPS信号，对恒温晶体振荡器的频率进行统计，当统计到规定阀值时将统计结果发送到MCU；
S3，所述MCU根据所述统计结果计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差；
S4，所述MCU对所述时间偏差进行测量，并对每个时钟输出源与标准信号的时间偏差进行补偿；
S5，根据所述时间偏差，利用步进线性算法渐进式地调整每个时钟输出源与标准信号的时间偏差，使每个时钟输出源与标准信号的时间偏差达到所述MCU规定的阀值。
进一步地，所述S5包括以下步骤：
S51，确定每步预设调整时间Y；
S52，计算出每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn，从每个时间偏差tn的绝对值中筛选出时间偏差tn绝对值最大的最大时间偏差tmax；
S53，建立公式X＝tmax/Y (1)，
将最大时间偏差tmax与每步预设调整时间Y代入于S53中的公式(1)，从而得到每个时钟输出源的调整次数X；
S54，建立公式Tn1＝tn1/X (2)，
将除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源与标准信号的时间偏差tn1和调整次数X代入于S54中的公式(2)，从而得到除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源的每步调整时间Tn1；
S55，利用调整次数X与每步预设调整时间Y对具有最大时间偏差tmax的时钟输出源进行调整；
利用调整次数X与每步调整时间Tn1对除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源进行调整；
S56，对每个时钟输出源完成调整次数X的调整后，检测并判断每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn是否达到所述MCU规定的阀值；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn达到所述MCU规定的阀值，则结束整个工作流程；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn未达到所述MCU规定的阀值，则循环至S51。
进一步地，S55包括以下步骤：
S551，根据时间偏差tn的数值正负情况，判断每个时钟输出源的超前或滞后状态；
S552，若一个时钟输出源超前于标准信号，则对该时钟输出源进行延后调整，调整步数为所述调整次数X；
若一个时钟输出源滞后于标准信号，则对该时钟输出源进行超前调整，调整步数为所述调整次数X；
具有最大时间偏差tmax的时钟输出源的每步调整时间为所述每步预设调整时间Y，除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源的每步调整时间为所述每步调整时间Tn1。
进一步地，于S552中，对每一个时钟输出源进行同时同步调整。
进一步地，于S52中，时间偏差tn为每个时钟输出源的输出时间与标准信号的标准时间之差。
进一步地，一个时钟输出源对应一个时间偏差tn，一个除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源对应一个每步调整时间Tn1。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过检测与计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差，利用步进线性算法使每个时钟输出源的时间与标准时间实现渐进式同步，为整个电网的时间恢复、设备稳定运行提供有利的保障，避免因跳秒现象引起时间的错乱。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明涉及的时间同步系统的结构示意图；
图2为本发明涉及的各时钟输出源输出的时间信息与1PPS信号一致的波形示意图；
图3为本发明涉及的各时钟输出源输出的时间信息滞后于1PPS信号的波形示意图；
图4为本发明涉及的各时钟输出源输出的时间信息超前于1PPS信号的波形示意图；
图5为本发明的一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法的工作流程图；
图6为本发明涉及的S5的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，时间同步系统包括接收机、测频模块、分频计数器、多个时钟输出源，在系统正常工作时，接收机接收到的卫星信号输出1PPS信号，经测频模块和分频计数器处理后，提供给各时钟输出源。
如图2所示，在接收机正常工作的情况下，各时钟输出源输出的时间信息跟1PPS信号是一致的。
当天气情况较差时接收的卫星信号很差或者接收不到卫星信号的情况时，各时钟输出源输出的时间信息跟1PPS信号的时间信息就不一致了，可能出现滞后，也可能出现超前，分别如图3、图4所示。
当接收机能正常接收到卫星信号后，强制使△T＝0(即强制使各时钟输出源输出的时间信息跟1PPS信号的时间信息一致)，那么就会引起下级接收设备报警，整个电力系统就会出现保护现象，不能正常工作；
因此，最理想的办法就是让各时钟输出源的时间信息逐渐恢复，使下级接收设备的时间慢慢逼近卫星信号的时间，从而达到系统的时间同步，对此提出了一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法。
如图5所示，一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法包括如下步骤：
S1，当时间同步系统的接收机恢复接收卫星信号信息后，判断接收机是否提供有效的1PPS信号，当接收机的1PPS信号有效时则执行S2，当接收机的1PPS信号无效时，时间同步系统的接收机继续接收卫星信号信息；
S2，复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列器继续接收1PPS信号，并以此为标准1PPS信号，对恒温晶体振荡器的频率进行统计，当统计到规定阀值时将统计结果发送到MCU；
S3，所述MCU根据所述统计结果计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差；
S4，所述MCU对所述时间偏差进行测量，并对每个时钟输出源与标准信号的时间偏差进行补偿；
S5，根据所述时间偏差，利用步进线性算法渐进式地调整每个时钟输出源与标准信号的时间偏差，使每个时钟输出源与标准信号的时间偏差达到所述MCU规定的阀值。
如图6所示，所述S5包括以下步骤：
S51，确定每步预设调整时间Y；
S52，计算出每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn，从每个时间偏差tn的绝对值中筛选出时间偏差tn绝对值最大的最大时间偏差tmax；
S53，建立公式X＝tmax/Y (1)，
将最大时间偏差tmax与每步预设调整时间Y代入于S53中的公式(1)，从而得到每个时钟输出源的调整次数X；
S54，建立公式Tn1＝tn1/X (2)，
将除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源与标准信号的时间偏差tn1和调整次数X代入于S54中的公式(2)，从而得到除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源的每步调整时间Tn1；
S55，利用调整次数X与每步预设调整时间Y对具有最大时间偏差tmax的时钟输出源进行调整；
利用调整次数X与每步调整时间Tn1对除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源进行调整；
S56，对每个时钟输出源完成调整次数X的调整后，检测并判断每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn是否达到所述MCU规定的阀值；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn达到所述MCU规定的阀值，则结束整个工作流程；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn未达到所述MCU规定的阀值，则循环至S51。
所述S55包括以下步骤：
S551，根据时间偏差tn的数值正负情况，判断每个时钟输出源的超前或滞后状态；
S552，若一个时钟输出源超前于标准信号，则对该时钟输出源进行延后调整，调整步数为所述调整次数X；
若一个时钟输出源滞后于标准信号，则对该时钟输出源进行超前调整，调整步数为所述调整次数X；
具有最大时间偏差tmax的时钟输出源的每步调整时间为所述每步预设调整时间Y，除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源的每步调整时间为所述每步调整时间Tn1。
于S552中，对每一个时钟输出源进行同时同步调整。
于S52中，时间偏差tn为每个时钟输出源的输出时间与标准信号的标准时间之差。
一个时钟输出源对应一个时间偏差tn，一个除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源对应一个每步调整时间Tn1。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过检测与计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差，利用步进线性算法使每个时钟输出源的时间与标准时间实现渐进式同步，为整个电网的时间恢复、设备稳定运行提供有利的保障，避免因跳秒现象引起时间的错乱。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，当时间同步系统的接收机恢复接收卫星信号信息后，判断接收机是否提供有效的1PPS信号，当接收机的1PPS信号有效时则执行S2，当接收机的1PPS信号无效时，时间同步系统的接收机继续接收卫星信号信息；
S2，复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列器继续接收1PPS信号，并以此为标准1PPS信号，对恒温晶体振荡器的频率进行统计，当统计到规定阀值时将统计结果发送到MCU；
S3，所述MCU根据所述统计结果计算出每个时钟输出源与标准1PPS信号的时间偏差；
S4，所述MCU对所述时间偏差进行测量，并对每个时钟输出源与标准信号的时间偏差进行补偿；
S5，根据所述时间偏差，利用步进线性算法渐进式地调整每个时钟输出源与标准信号的时间偏差，使每个时钟输出源与标准信号的时间偏差达到所述MCU规定的阀值。
2.根据权利要求1所述的在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，所述S5包括以下步骤：
S51，确定每步预设调整时间Y；
S52，计算出每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn，从每个时间偏差tn的绝对值中筛选出时间偏差tn绝对值最大的最大时间偏差tmax；
S53，建立公式X＝tmax/Y (1)，
将最大时间偏差tmax与每步预设调整时间Y代入于S53中的公式(1)，从而得到每个时钟输出源的调整次数X；
S54，建立公式Tn1＝tn1/X (2)，
将除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源与标准信号的时间偏差tn1和调整次数X代入于S54中的公式(2)，从而得到除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源的每步调整时间Tn1；
S55，利用调整次数X与每步预设调整时间Y对具有最大时间偏差tmax的时钟输出源进行调整；
利用调整次数X与每步调整时间Tn1对除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其它时钟输出源进行调整；
S56，对每个时钟输出源完成调整次数X的调整后，检测并判断每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn是否达到所述MCU规定的阀值；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn达到所述MCU规定的阀值，则结束整个工作流程；
若每个时钟输出源与标准信号的时间偏差tn未达到所述MCU规定的阀值，则循环至S51。
3.根据权利要求2所述的在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，S55包括以下步骤：
S551，根据时间偏差tn的数值正负情况，判断每个时钟输出源的超前或滞后状态；
S552，若一个时钟输出源超前于标准信号，则对该时钟输出源进行延后调整，调整步数为所述调整次数X；
若一个时钟输出源滞后于标准信号，则对该时钟输出源进行超前调整，调整步数为所述调整次数X；
具有最大时间偏差tmax的时钟输出源的每步调整时间为所述每步预设调整时间Y，除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源的每步调整时间为所述每步调整时间Tn1。
4.根据权利要求3所述的在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，于S552中，对每一个时钟输出源进行同时同步调整。
5.根据权利要求2所述的在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，于S52中，时间偏差tn为每个时钟输出源的输出时间与标准信号的标准时间之差。
6.根据权利要求2所述的在时间同步系统中的智能渐进式秒信号恢复方法，其特征在于，一个时钟输出源对应一个时间偏差tn，一个除具有最大时间偏差tmax的时钟输出源外的其他时钟输出源对应一个每步调整时间Tn1。
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