CN107276053B - 一种光纤纵差保护装置及数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤纵差保护装置及数据同步方法，包括微处理器模块、CPLD模块，所述微处理器模块连接CPLD模块；所述CPLD模块包括依次连接的发送缓冲器、帧发送处理模块、信道编码模块；所述CPLD模块还包括依次连接的接收缓冲器、帧接收处理模块、信道解码模块；所述CPLD模块还包括时钟模块，所述时钟模块的输出端连接信道编码模块的输入端；所述时钟模块的输出端还连接时钟提取模块的输入端。本发明所述的光纤纵差保护装置及数据同步方法保护线路两侧装置无需区分主从机，便于工程应用，有效降低了系统设计实现的繁琐；不区分主从机，为工程上提供了极大便利，运维人员工作流程简化，系统运维成本降低。

Description

一种光纤纵差保护装置及数据同步方法

技术领域

本发明属于轨道交通继电保护领域，尤其是涉及一种光纤纵差保护装置及数据同步方法。

背景技术

光纤纵差保护的应用基于至少两台保护装置，两台装置分别置于保护线路的两端，其保护基本原理是，通过比较线路两端同时刻的线路电气量的差异进行线路保护。

光纤差动保护的难点在于用于计算的线路两侧的数据必须反映为线路两端同一时刻的电气量情况。两台独立装置的采样行为如何能够实现采样的同步化是实现纵差保护算法的核心技术。

目前用于实现纵差保护数据同步的工程化方法主要有：调整采样时刻法，GPS同步法。

调整采样时刻法，需将两侧的数据分为一主一从，通过测量得到两端装置的采样时差，将从机的采样时刻逐步调整到与主机同步，从而实现线路两端装置的同步采样。该方法必须事先分配主从机，工程灵活性差；调整采样时刻需要调整系统的底层设计，实现难度大，风险系数高。

GPS同步法，两侧装置不分主从，两侧装置均由各自的GPS卫星钟授时，装置均以卫星钟为基准进行采样，从而实现两侧采样同步，数据同步。该方法严重依赖于卫星钟设备，工程投资大；GPS信号丢失后难以保证采样的同步，可靠性低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种光纤纵差保护装置及数据同步方法，以解决现有技术费用成本高，结构复杂，数据同步准确度低等情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光纤纵差保护装置，包括微处理器模块、CPLD模块，所述微处理器模块连接CPLD模块；所述CPLD模块包括依次连接的发送缓冲器、帧发送处理模块、信道编码模块；所述微处理器模块的输出端连接发送缓冲器的输入端，所述发送缓冲器的输出端连接帧发送处理模块的输入端，所述帧发送处理模块的输出端连接信道编码模块的信号输入端，所述信道编码模块的输出端连接光纤发送器；

所述CPLD模块还包括依次连接的接收缓冲器、帧接收处理模块、信道解码模块；所述微处理器模块的输入端连接接收缓冲器的输出端，所述接收缓冲器的输入端连接帧接收处理模块的输出端，所述帧接收处理模块的输入端连接信道解码模块的输出端，所述信道解码模块的输入端连接光纤接收器；

所述CPLD模块还包括时钟模块，所述时钟模块的输出端连接信道编码模块的输入端和时钟提取模块的输入端，所述时钟提取模块的输出端连接信道解码模块的输入端，所述时钟提取模块的输出端还连接帧接收处理模块，所述时钟提取模块的输出端还连接信道解码模块的输入端，所述时钟提取模块的输入端还连接光纤接收器的输出端。

进一步的，所述CPLD模块还包括帧通信时标器，所述时钟模块的输出端连接帧通信时标器的输入端，所述帧接收处理模块的输出端和帧发送处理模块的输出端都连接所述帧通信时标器的输入端，所述帧发送处理模块的输入端连接微处理器模块的输出端，帧通信时标器包括帧发送计时器和帧接收计时器，帧通信时标器的输出端连接微处理器模块的输入端。

进一步的，所述帧发送处理模块包括并串转换电路、HDLC编码模块、CRC校验计算模块，所述发送缓冲器的输出端连接并串转换电路，所述并串转换电路的输出端连接HDLC编码模块的输入端和CRC校验计算模块的输入端，所述HDLC编码模块的输出端和CRC校验计算模块输出端都连接信道编码模块的输入端。

进一步的，所述帧接收处理模块包括串并转换电路、CRC检验模块、HDLC解码模块，所述信道解码模块的输出端连接HDLC解码模块的输入端，所述HDLC解码模块的输出端连接CRC检验模块的输入端和串并转换电路的输入端，所述串并转换电路的输出端连接接收缓冲器的输入端，所述CRC检验模块的输出端连接微处理器模块的输入端。

进一步的，所述发送缓冲器和接收缓冲器都采用异步fifo模块实现；所述微处理器模块的型号为MPC8315，所述微处理器模块还连接DDR2内存条。

一种光纤纵差保护装置的数据同步方法，包括以下步骤：

S1、CPLD模块接收到微处理器模块采集的数据后，将数据缓存至发送缓冲区，经过帧发送处理模块的处理后，发送至信道编码模块；

S2、信道编码模块利用时钟模块进行逐位转换后，结合预防发送超时的方法，将数据发送至另一端的保护装置；

S3、信道解码模块根据时钟提取模块提供的接收解码时钟进行解码，并将初步解码后的数据发送至帧接收处理模块；

S4、帧接收处理模块对数据进行解码、检验，并发送至接收缓冲器和微处理器模块；

S5、帧通信时标器自动标记帧发送和帧接收时刻，微处理器模块采用拉格朗日插值法，计算出同时刻的采样值，实现同步采样。

进一步的，所述步骤S1中，帧发送处理模块的处理方法，具体如下：

S101、帧发送处理模块从接收缓冲器中获取数据，对数据进行并串转换；

S102、串行数据经HDLC编码处理和CRC校验计算，CRC校验计算结果自动添加在有效数据流的最末端；

S103、串行数据流送入后续的信道编码模块。

进一步的，所述步骤S2中利用时钟信息对原始数据进行1b，4b转换，转换方法原则为，原始1bit数据‘1’对应转换为4bits的数据串“1100”，原始1bit数据“0”，对应转换为4bits的数据串“1010”，接收侧根据此特点从数据流中进行时钟提取；

所述步骤S2中，预防发送超时的方法为，所述CPLD模块向另一端的保护装置发送数据时，在数据限定时间内，如检测到发送异常，将强行进行发送复位，从而保证后续发送信息不受异常结果的影响。

进一步的，所述步骤S3、S4中，信道解码模块和帧接收处理模块的执行方法，具体如下：

S201、时钟提取模块从接收到的数据中进行时钟恢复，从数据流中提取准确的接收解码时钟信号，将时钟信号提供给信道解码模块使用；

S202、信道解码模块利用时钟提取模块提供的接收解码时钟，对数据流进行信道解码，自动识别数据流中有效字符串并进行解码；

S203、信道解码模块将数据流中的字段‘1100’解码为‘1’，将字段‘1010’解码为‘0’，将解码后的数据实时发送给帧接收处理模块；

S204、帧接收处理模块将收到的数据流进行HDLC解码处理，对解码后的数据进行CRC检验，将校验结果进行标记暂存，由微处理器模块后续获取，帧接收处理模块将HDLC解码后数据写入接收缓冲器，并且HDLC解码完成后会产生接收中断信号给微处理器模块；

S205、微处理器模块接收中断有效信号后，判断帧接收处理模块中CRC检验标记的结果，若标记有效，则从接收缓冲器中获取帧数据；若标记无效，微处理器模块进入错帧处理状态；

所述帧接收处理模块还设计了接收帧内容防叠加功能，保证每检测到一个新的数据帧时，自动清除接收缓冲器内数据，避免不同数据帧的内容叠加。

进一步的，所述实现同步采样的具体方法如下：

S301、光纤纵差继电保护为了实现保护需要分别在保护线路两端设置两台相同的装置，设一侧装置代号为L，另一侧装置代号为R，装置L和装置R工作方式相同；

S302、设装置的采样间隔为时间Ts_，工程条件下，装置L和装置R均按照各自的工作状态下以Ts采样间隔进行数据采集，两装置各自的采样时刻难以同步，每个保护装置采样值的发送于每次采样动作结束后即刻进行，因此每个保护装置采样值的发送间隔等同于采样间隔Ts；

S303、设装置L的某一采样时刻为t1，设相对应的采样值报文发送时刻为t1’，设该报文中的报文编号为N_L，设报文发送至装置R的时刻为t2，设装置L与装置R之间的传输延时为T1，则T1＝t2-t1’；

S304、设装置R接收到装置L发送的编号N_L的报文后进行报文回复，回复报文中也同样包含编号N_L,表明R发送报文与L发送报文的对应关系；

S305、设装置R回复报文N_L的发送时刻为t3，其对应的R侧的采样时刻为t3，设该报文被装置L接收到的时刻为t4,设装置R与装置L之间的传输延时为T2，则T2＝t4-t3’，工程应用中，装置R与装置L之间的传输通道经由相同路由进行布线，传输距离相同，因此T1＝T2；

S306、装置R中回复的N_L报文中包含了R侧t3时刻的采样值，确定L侧在t3时刻的采样值，实现L，R两侧同时刻采样值差动计算；

S307、设L侧对应t3时刻的同步采样时刻为t3＂,因此t3＂＝t3；

S308、在L侧计算t3＂值，根据通道对称性，T1＝T2,即t2-t1’＝t4-t3’；设L和R之间通道延迟时间为Td，则Td＝T1＝T2＝(T1+T2)/2＝(t4-t3’+t2-t1’)/2＝((t4-t1’)-(t3’-t2))/2；没测的帧通信时标器可记录该侧报文的发送和接收时刻；即L侧记录本侧的t1’值，t4值，R侧记录本侧的t3’值，t2值，计算出Td值；所以t3＂＝t3’-t2+Td＝t4-Td；此时，L侧可得知t3＂的值；

S309、微处理器模块采用拉格朗日插值法进行计算,根据t3＂的值，综合采样间隔Ts，软件比较选择t3＂相近的前后3个采样值来计算，这样就得到L侧t3＂时刻的采样值。

相对于现有技术，本发明所述的光纤纵差保护装置及数据同步方法具有以下优势：

(1)本发明所述的光纤纵差保护装置及数据同步方法保护线路两侧装置无需区分主从机，便于工程应用，有效降低了系统设计实现的繁琐；不区分主从机，为工程上提供了极大便利，运维人员工作流程简化，系统运维成本降低；减除了时钟源信号丢失对于纵差保护采样同步的恶劣影响，大大提高了同步可靠性，工程造价显著降低；内部时钟模块产生的多路锁相时钟，为系统中多个模块提供了可靠，准确的工作时钟，协助完成了准确的信道编码，解码等功能，大大提高了通信链路的可靠性。

(2)本发明所述的光纤纵差保护装置及数据同步方法帧通信时标器自动记录装置的收发时刻，计时精度高达1000/1024us。占用系统资源极少，时标功能自动进行，计时精度高，计时时刻准确；配合软件的时钟溢出补偿功能，极大改善了数据同步算法的精确性，从而使纵差保护计算更加准确，本方案设计生产成本低，可靠性高，并且便于升级移植，有很高的工程灵活性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的光纤纵差保护装置原理结构示意图；

图2为本发明实施例所述的光纤纵差保护装置的同步算法第一示意图；

图3为本发明实施例所述的光纤纵差保护装置的同步算法第二示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种光纤纵差保护装置，其特征在于：包括微处理器模块、CPLD模块，所述微处理器模块连接CPLD模块；所述CPLD模块包括依次连接的发送缓冲器、帧发送处理模块、信道编码模块；所述微处理器模块的输出端连接发送缓冲器的输入端，所述发送缓冲器的输出端连接帧发送处理模块的输入端，所述帧发送处理模块的输出端连接信道编码模块的信号输入端，所述信道编码模块的输出端连接光纤发送器；

所述CPLD模块还包括依次连接的接收缓冲器、帧接收处理模块、信道解码模块；所述微处理器模块的输入端连接接收缓冲器的输出端，所述接收缓冲器的输入端连接帧接收处理模块的输出端，所述帧接收处理模块的输入端连接信道解码模块的输出端，所述信道解码模块的输入端连接光纤接收器；

所述CPLD模块还包括时钟模块，所述时钟模块的输出端连接信道编码模块的输入端和时钟提取模块的输入端，所述时钟提取模块的输出端连接信道解码模块的输入端，所述时钟提取模块的输出端还连接帧接收处理模块，所述时钟提取模块的输出端还连接信道解码模块的输入端，所述时钟提取模块的输入端还连接光纤接收器的输出端。

时钟模块用于产生系统内部使用的多路同步锁相时钟，该模块输入来源于cpld外部65.536Mhz的时钟信号，该时钟信号在时钟模块内进行同相位分频处理，分别产生一路频率512khz时钟信号clk512,一路频率1Mhz的时钟信号clk1m，一路频率2Mhz的时钟信号clk2m，一路频率为4Mhz的clk4m，一路频率为8Mhz的clk8m，一路频率为32Mhz的clk32m。

产生的时钟信号彼此锁相。

clk512和clk2m信号提供给信道编码模块来实现信道编码，将待发送的原始512kbit/s的串行码编码为2Mbit/s的串行数据流。

clk8m，clk32m信号提供给时钟提取模块，用来对接收的2Mbit/s的串行数据流码元识别，锁相。

时钟提取模块利用本地时钟模块产生的clk8m，clk32m同相时钟信号，跟踪接收到的2Mbit/s的串行数据流的码元变化，产生同步于串行数据流的2Mhz和512khz的接收时钟信号，并提供给信道解码模块使用，2Mhz时钟是接收解码时钟，用于信道解码模块的解码，512khz时钟提供给接收处理模块，用于完成HDLC解码。

时钟提取模块接收光纤输入的2Mbit/s的数据流，模块使用32Mhz的高频时钟信号提供给16分频器，该分频器产生与32Mhz输入时钟锁相的2Mhz时钟信号，同时时钟提取模块利用32Mhz的时钟信号捕捉接收数据流中的0/1字符交替情况，在每次产生捕捉到数据流中的0/1变换时，对16分频器进行一次初始化，这样使得16分频器产生的2Mhz的时钟信号与数据流中的0/1变换时刻产生了相位锁定，从而使得2Mhz接收解码时钟信号实现了与接收数据流中数据位的同步。

如图1所示，所述CPLD模块还包括帧通信时标器，所述时钟模块的输出端连接帧通信时标器的输入端，所述帧接收处理模块的输出端和帧发送处理模块的输出端都连接所述帧通信时标器的输入端，所述帧发送处理模块的输入端连接微处理器模块的输出端，帧通信时标器包括帧发送计时器和帧接收计时器，帧通信时标器的输出端连接微处理器模块的输入端。帧通信时标器是用来监测帧发送处理模块的发送情况和帧接收模块的接收情况

其中，所述帧发送处理模块包括并串转换电路、HDLC编码模块、CRC校验计算模块，所述发送缓冲器的输出端连接并串转换电路，所述并串转换电路的输出端连接HDLC编码模块的输入端和CRC校验计算模块的输入端，所述HDLC编码模块的输出端和CRC校验计算模块输出端都连接信道编码模块的输入端。

其中，所述帧接收处理模块包括串并转换电路、CRC检验模块、HDLC解码模块，所述信道解码模块的输出端连接HDLC解码模块的输入端，所述HDLC解码模块的输出端连接CRC检验模块的输入端和串并转换电路的输入端，所述串并转换电路的输出端连接接收缓冲器的输入端，所述CRC检验模块的输出端连接微处理器模块的输入端。

其中，所述发送缓冲器和接受缓冲器都采用异步fifo模块实现；所述微处理器模块的型号为MPC8315，所述微处理器模块还连接DDR2内存条。发送和接收缓冲器由异步FIFO实现，用于完成微处理器和帧发送处理模块、帧接收处理模块之间的数据缓冲，解决微处理器和帧发送处理模块、帧接收处理模块的工作速度不匹配问题。

光纤纵差保护装置的数据同步方法，包括以下步骤：

S1、CPLD模块接收到微处理器模块采集的数据后，将数据缓存至发送缓冲区，经过帧发送处理模块的处理后，发送至信道编码模块；

S2、信道编码模块利用时钟模块进行逐位转换后，结合预防发送超时的方法，将数据发送至另一端的保护装置；

S3、信道解码模块根据时钟提取模块提供的接收解码时钟进行解码，并将初步解码后的数据发送至帧接收处理模块；

S4、帧接收处理模块对数据进行解码、检验，并发送至接收缓冲器和微处理器模块；

S5、帧通信时标器自动标记帧发送和帧接收时刻，微处理器模块采用拉格朗日插值法，计算出同时刻的采样值，实现同步采样。

其中，步骤S1中，帧发送处理模块的处理方法，具体如下：

S101、帧发送处理模块从接受缓冲器中获取数据，对数据进行并串转换；

S102、串行数据经HDLC编码处理和CRC校验计算，CRC校验计算结果自动添加在有效数据流的最末端；

S103、串行数据流送入后续的信道编码模块。

其中，所述步骤S2中利用时钟信息对原始数据进行1b4b转换，转换方法原则为，原始1bit数据‘1’对应转换为4bits的数据串“1100”，原始1bit数据“0”，对应转换为4bits的数据串“1010”，经过如此变换后，无论原始数据内容如何，其变换后的数据流中不会出现多于2个以上的连续1或连续0，接受侧可根据此特点从数据流中进行时钟提取。

所述步骤S2中，预防发送超时的方法为，所述CPLD模块向另一端的保护装置发送数据时，在数据限定时间内，如检测到发送异常，将强行进行发送复位，从而保证后续发送信息不受异常结果的影响。帧发送同步于纵差装置的采样中断，即1000次/秒，微处理器每次采样完成后，采样数据相应的就会进行发送任务，发送过程中，避免意外情况，导致于对后续数据发送的持续影响，因此实现了预防发送超时功能，在数据限定时间内，如检测到发送异常，将强行进行发送复位，从而保证后续发送信息不受异常结果的影响。

其中，步骤S3、S4中，信道解码模块和帧接收处理模块的执行方法，具体如下：

S201、时钟提取模块从接收到的数据中进行时钟恢复，从数据流中提取准确的接收解码时钟信号，将时钟信号提供给信道解码模块使用；

S202、信道解码模块利用时钟提取模块提供的接收解码时钟，对数据流进行信道解码，自动识别数据流中有效字符串并进行解码；

S203、信道解码模块将数据流中的字段‘1100’解码为‘1’，将字段‘1010’解码为‘0’，将解码后的数据实时发送给帧接收处理模块；

S204、帧接收处理模块将收到的数据流进行HDLC解码处理，对解码后的数据进行CRC检验，将校验结果进行标记暂存，由微处理器模块后续获取，帧接收处理模块将HDLC解码后数据写入接收缓冲器，并且HDLC解码完成后会产生接收中断信号给微处理器模块；

S205、微处理器模块接收中断有效信号后，判断帧接收处理模块中CRC检验标记的结果，若标记有效，则从接收缓冲器中获取帧数据；若标记无效，微处理器模块进入错帧处理状态；

所述帧接收处理模块还设计了接收帧内容防叠加功能，保证每检测到一个新的数据帧时，自动清除接收缓冲器内数据，避免不同数据帧的内容叠加。

如图2，图3所示，所述实现同步采样的具体方法如下：

S301、光纤纵差继电保护为了实现保护需要分别在保护线路两端设置两台相同的装置，设一侧装置代号为L(local)，另一侧装置代号为R(Remote)，装置L和装置R工作方式相同；

S302、设装置的采样间隔为时间Ts_，工程条件下，装置L和装置R均按照各自的工作状态下以Ts采样间隔进行数据采集，两装置各自的采样时刻难以同步，每个保护装置采样值的发送于每次采样动作结束后即刻进行，因此每个保护装置采样值的发送间隔等同于采样间隔Ts；

S303、设装置L的某一采样时刻为t1，设相对应的采样值报文发送时刻为t1’，设该报文中的报文编号为N_L，设报文发送至装置R的时刻为t2，设装置L与装置R之间的传输延时为T1，则T1＝t2-t1’；

S304、设装置R接收到装置L发送的编号N_L的报文后进行报文回复，回复报文中也同样包含编号N_L,表明R发送报文与L发送报文的对应关系；

S305、设装置R回复报文N_L的发送时刻为t3’，其对应的R侧的采样时刻为t3，设该报文被装置L接收到的时刻为t4,设装置R与装置L之间的传输延时为T2，则T2＝t4-t3’，工程应用中，装置R与装置L之间的传输通道经由相同路由进行布线，传输距离相同，因此T1＝T2；

S306、装置R中回复的N_L报文中包含了R侧t3时刻的采样值，确定L侧在t3时刻的采样值，实现L，R两侧同时刻采样值差动计算；

S307、设L侧对应t3时刻的同步采样时刻为t3＂,因此t3＂＝t3；

S308、在L侧计算t3＂值，根据通道对称性，T1＝T2,即t2-t1’＝t4-t3’；设L和R之间通道延迟时间为Td，则Td＝T1＝T2＝(T1+T2)/2＝(t4-t3’+t2-t1’)/2＝((t4-t1’)-(t3’-t2))/2；没测的帧通信时标器可记录该侧报文的发送和接收时刻；即L侧记录本侧的t1’值，t4值，R侧记录本侧的t3’值，t2值，计算出Td值；所以t3＂＝t3’-t2+Td＝t4-Td；此时，L侧可得知t3＂的值；

S309、利微处理器模块采用拉格朗日插值法进行计算；

拉格朗日计算公式如下：

根据公式的数学含义，我们知道x₀，x₁，x₂三个变量值和其对应的y₀,y₁,y₂三个函数值，根据t3”的值，综合采样间隔Ts，软件比较选择t3”相近的前后3个采样值来计算，这样就得到L侧t3”时刻的采样值。依据公式计算出x变量值所对应的函数值y；t3＂对应的就是公式里的x,t3”的采样值就是公式里的y,所以只要知道x₀，x₁，x₂和y₀,y₁,y₂就行了,x₀，x₁，x₂之间的间隔都是一个采样间隔Ts,x₀，x₁，x₂是指的三个连续的采样点,根据t3”的值和t1值的差就知道发送报文到接收报文之间又进行了几次采样,然后把t3”附近的几个采样点,就是为x₀，x₁，x₂他们各自对应的采样值就是y₀,y₁,y₂了。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光纤纵差保护装置的数据同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、CPLD模块接收到微处理器模块采集的数据后，将数据缓存至发送缓冲区，经过帧发送处理模块的处理后，发送至信道编码模块；

S2、信道编码模块利用时钟模块进行逐位转换后，结合预防发送超时的方法，将数据发送至另一端的保护装置；

S3、信道解码模块根据时钟提取模块提供的接收解码时钟进行解码，并将初步解码后的数据发送至帧接收处理模块；

S4、帧接收处理模块对数据进行解码、检验，并发送至接收缓冲器和微处理器模块；

S5、帧通信时标器自动标记帧发送和帧接收时刻，微处理器模块采用拉格朗日插值法，计算出同时刻的采样值，实现同步采样；

所述步骤S2中利用时钟信息对原始数据进行1b4b转换，转换方法原则为，原始1bit数据‘1’对应转换为4bits的数据串“1100”，原始1bit数据“0”，对应转换为4bits的数据串“1010”，接收侧根据此特点从数据流中进行时钟提取；

所述步骤S2中，预防发送超时的方法为，所述CPLD模块向另一端的保护装置发送数据时，在数据限定时间内，如检测到发送异常，将强行进行发送复位，从而保证后续发送信息不受异常结果的影响。

2.根据权利要求1所述的数据同步方法，其特征在于：所述步骤S1中，帧发送处理模块的处理方法，具体如下：

S101、帧发送处理模块从接收缓冲器中获取数据，对数据进行并串转换；

S102、串行数据经HDLC编码处理和CRC校验计算，CRC校验计算结果自动添加在有效数据流的最末端；

S103、串行数据流送入后续的信道编码模块。

3.根据权利要求1所述的数据同步方法，其特征在于：所述步骤S3、S4中，信道解码模块和帧接收处理模块的执行方法，具体如下：

S201、时钟提取模块从接收到的数据中进行时钟恢复，从数据流中提取准确的接收解码时钟信号，将时钟信号提供给信道解码模块使用；

S202、信道解码模块利用时钟提取模块提供的接收解码时钟，对数据流进行信道解码，自动识别数据流中有效字符串并进行解码；

S203、信道解码模块将数据流中的字段‘1100’解码为‘1’，将字段‘1010’解码为‘0’，将解码后的数据实时发送给帧接收处理模块；

S204、帧接收处理模块将收到的数据流进行HDLC解码处理，对解码后的数据进行CRC检验，将校验结果进行标记暂存，由微处理器模块后续获取，帧接收处理模块将HDLC解码后数据写入接收缓冲器，并且HDLC解码完成后会产生接收中断信号给微处理器模块；

S205、微处理器模块接收中断有效信号后，判断帧接收处理模块中CRC检验标记的结果，若标记有效，则从接收缓冲器中获取帧数据；若标记无效，微处理器模块进入错帧处理状态；

所述帧接收处理模块还设计了接收帧内容防叠加功能，保证每检测到一个新的数据帧时，自动清除接收缓冲器内数据，避免不同数据帧的内容叠加。

4.根据权利要求1所述的数据同步方法，其特征在于，所述实现同步采样的具体方法如下：

S301、光纤纵差继电保护为了实现保护需要分别在保护线路两端设置两台相同的装置，设一侧装置代号为L，另一侧装置代号为R，装置L和装置R工作方式相同；

S302、设装置的采样间隔为时间Ts_，工程条件下，装置L和装置R均按照各自的工作状态下以Ts采样间隔进行数据采集，两装置各自的采样时刻难以同步，每个保护装置采样值的发送于每次采样动作结束后即刻进行，因此每个保护装置采样值的发送间隔等同于采样间隔Ts；

S303、设装置L的某一采样时刻为t1，设相对应的采样值报文发送时刻为t1’，设该报文中的报文编号为N_L，设报文发送至装置R的时刻为t2，设装置L与装置R之间的传输延时为T1，则T1＝t2-t1’；

S304、设装置R接收到装置L发送的编号N_L的报文后进行报文回复，回复报文中也同样包含编号N_L,表明R发送报文与L发送报文的对应关系；

S305、设装置R回复报文N_L的发送时刻为t3’ ，其对应的R侧的采样时刻为t3，设该报文被装置L接收到的时刻为t4,设装置R与装置L之间的传输延时为T2，则T2＝t4-t3’，工程应用中，装置R与装置L之间的传输通道经由相同路由进行布线，传输距离相同，因此T1＝T2；

S306、装置R中回复的N_L报文中包含了R侧t3时刻的采样值，确定L侧在t3时刻的采样值，实现L，R两侧同时刻采样值差动计算；

S307、设L侧对应t3时刻的同步采样时刻为t3＂,因此t3＂＝t3；

S308、在L侧计算t3＂值，根据通道对称性，T1＝T2,即t2-t1’＝t4-t3’；设L和R之间通道延迟时间为Td，则Td＝T1＝T2＝(T1+T2)/2＝(t4-t3’+t2-t1’)/2＝((t4-t1’)-(t3’-t2))/2；每侧的帧通信时标器可记录该侧报文的发送和接收时刻；即L侧记录本侧的t1’值，t4值，R侧记录本侧的t3’值，t2值，计算出Td值；

所以t3＂＝t3’-t2+Td＝t4-Td；此时，L侧可得知t3＂的值；

S309、微处理器模块采用拉格朗日插值法进行计算,根据t3＂的值，综合采样间隔Ts，软件比较选择t3＂相近的前后3个采样值来计算，这样就得到L侧t3＂时刻的采样值。