CN109379157A - 基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，包括依次连接的主时钟、串行解串模块和从时钟，所述的串行解串模块用于将时钟嵌入串行数据中，同时传输数据和时钟。与现有技术相比，本发明具有提高了对时的可靠性和准确性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站时钟同步装置，尤其是涉及一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置。
背景技术
为满足变电站高度自动化数字化的需求，数字信号的采集和传输必须基于统一的时序和时钟标准，才能保证数据的准确性、可靠性和有效性。电网运行瞬息万变，事故发生后要及时处理，这些都对时间基准的统一性提出了更严格的要求。基于IEEE 1588协议的时间同步装置以北斗定位系统和全球定位系统(GPS)为时间基准，无需敷设专用的对时电缆，可以达到较好的对时效果，但在目前的网络对时方式中，网络延迟的不确定性将严重影响对时精度，IEEE 1588通常采用边界时钟(BC)模式来解决网络延迟问题，一般要采用控制环进行补偿，当BC较多时，将形成控制环的级联，时钟积累的抖动会显著增加，随着时间的推移，不同时钟间的时钟频率误差将逐渐积累，从而导致采集的时刻偏差加大。所以有必要消除中间环节的时钟抖动，提升对时系统的对时性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，包括依次连接的主时钟、串行解串模块和从时钟，所述的串行解串模块用于将时钟嵌入串行数据中，同时传输数据和时钟。
优选地，所述的串行解串模块包括串行器和解串器，所述的串行器将发射时钟嵌入到串行数据的比特流里，从而实现在传输数据的同时传输时钟TCLK；在下一级，解串器将恢复出来的时钟RCLK用作本级的数据采集，同时作为本级串行器的发送时钟传递到下一级。
优选地，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的基于锁相环的抖动消除单元。
优选地，所述的抖动消除单元采用低输出抖动消除器，其内部的锁相环集成了高性能压控振荡器和内外可调环路滤波器。
优选地，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的控制核心电路FPGA。
优选地，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的多路复用器MUX，该多路复用器MUX用于选择串行器的发射时钟，第一级使用FPGA输出的系统时钟作为串行器的发射时钟，之后各级依照精度要求对比系统时钟和消抖时钟，并分别使用解串器的恢复时钟和抖动消除器的输出时钟作为串行器的发送时钟。
优选地，所述的装置对出现超过64个从时钟的线路，将从时钟线路拆分成各自不超64条的集线，并在时钟屏增加一个时码分配器为各集线提供电子时钟信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
在基于IEEE 1588协议的时钟传递中，经过长距离的传输，由于时间抖动大、易网络干扰的影响，设备运行较长时间后可能出现较大的对时差异，无助于运维人员在事故发生后对事故过程的准确分析。本发明针对时钟抖动采用基于锁相环的时钟消抖电路，满足了高精度时钟同步的要求，提高了对时的可靠性和准确性，便于运维人员在事故发生后，对事故发生的具体过程及保护动作顺序进行了解，从而保证变电站的可靠运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本装置基于IEEE 1588协议(网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准)的边界时钟(BC)模式，增加基于锁相环的时钟抖动消除电路。从而实现二次保护信号的精准对时，为提升变电站数字化水平与事故处理能力提供坚实的硬件基础。
本发明采用串行/解串器技术将时钟嵌入串行数据中，保证所有时钟属于同一源；使用基于锁相环的抖动消除技术，依照精度要求选择系统输入时钟或者消抖时钟；改进时钟线路布线，消除信号微扰影响下的抖动。
如图1所示，本发明基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，包括依次连接的主时钟、串行解串模块BC和从时钟，所述的串行解串模块用于将时钟嵌入串行数据中，同时传输数据和时钟。
所述的串行解串模块包括串行器和解串器，所述的串行器将发射时钟嵌入到串行数据的比特流里，从而实现在传输数据的同时传输时钟TCLK；在下一级，解串器将恢复出来的时钟RCLK用作本级的数据采集，同时作为本级串行器的发送时钟传递到下一级。如此循环往复，由于系统每一级的恢复时钟都与上一级的发送时钟同源，保证所有从时钟都属于同一时钟源。
所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的基于锁相环的抖动消除单元。所述的抖动消除单元采用低输出抖动消除器，其内部的锁相环集成了高性能压控振荡器和内外可调环路滤波器。
所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的控制核心电路FPGA。
所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的多路复用器MUX，该多路复用器MUX用于选择串行器的发射时钟，第一级使用FPGA输出的系统时钟作为串行器的发射时钟，之后各级依照精度要求对比系统时钟和消抖时钟，并分别使用解串器的恢复时钟和抖动消除器的输出时钟作为串行器的发送时钟。
所述的装置对出现超过64个从时钟的线路，将从时钟线路拆分成各自不超64条的集线，并在时钟屏增加一个时码分配器为各集线提供电子时钟信号。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，包括依次连接的主时钟、串行解串模块和从时钟，所述的串行解串模块用于将时钟嵌入串行数据中，同时传输数据和时钟。
2.根据权利要求1所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的串行解串模块包括串行器和解串器，所述的串行器将发射时钟嵌入到串行数据的比特流里，从而实现在传输数据的同时传输时钟TCLK；在下一级，解串器将恢复出来的时钟RCLK用作本级的数据采集，同时作为本级串行器的发送时钟传递到下一级。
3.根据权利要求1所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的基于锁相环的抖动消除单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的抖动消除单元采用低输出抖动消除器，其内部的锁相环集成了高性能压控振荡器和内外可调环路滤波器。
5.根据权利要求3所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的控制核心电路FPGA。
6.根据权利要求5所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的串行解串模块还包括设在所述的解串器和串行器之间的多路复用器MUX，该多路复用器MUX用于选择串行器的发射时钟，第一级使用FPGA输出的系统时钟作为串行器的发射时钟，之后各级依照精度要求对比系统时钟和消抖时钟，并分别使用解串器的恢复时钟和抖动消除器的输出时钟作为串行器的发送时钟。
7.根据权利要求1所述的一种基于时钟抖动消除的高精度变电站时钟同步装置，其特征在于，所述的装置对出现超过64个从时钟的线路，将从时钟线路拆分成各自不超64条的集线，并在时钟屏增加一个时码分配器为各集线提供电子时钟信号。
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| WO2000058845A1 (fr) * | 1999-03-31 | 2000-10-05 | Copyer Co.,Ltd. | Procede de communication de serie synchrone et systeme pour communication de serie synchrone |
| CN106685563A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-17 | 深圳市合讯电子有限公司 | 一种变电站侧高精度守时系统 |
| CN107483139A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-15 | 徐跃登 | 一种微波通信系统的时钟同步电路 |
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