CN109557501A - 一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种用于电能表自动检定装置的授时系统，包括：标准时钟信号源、分频整形装置、传输装置和接收装置；其中，标准时钟信号源向分频整形模块发送标准时钟信号；分频整形模块将接收到的恒温标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并向传输模块发送多路标准时钟信号；传输模块将接收到的多路标准时钟信号进行隔离转换成差分时钟信号，将差分时钟信号发送至接收装置；接收装置将接收到的差分时钟信号转换成多路标准时钟信号，并将多路标准时钟信号输送至若干个检定装置的时钟系统。本申请实施例通过统一的多路标准时钟信号来对连接的若干个检定装置完成授时，减少授时系统的数量，并提高检定装置的时间统一性以及授时准确性。

Description

一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统

技术领域

本申请涉及电力监控系统中对时钟要求较高的电器设备的时间精确度问题，尤其涉及一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统。

背景技术

电能计量器具是电能度量与贸易结算的一杆“秤”，其准确性是保证贸易结算公平、公正的基础。电能计量器是政府质量监督的重要内容，是全国电力客户的利益所在，也是对供电行业专业水准和社会责任的切实体现。

随着用电信息采集系统的全面建设和阶梯电价的实施，无论是工业用电还是生活用电都对电能的计量提出了更高的要求，传统的感应式电能表已经不能适应更加广泛与精确的电能计量要求，智能化的数字式电表已经开始并将很快取代传统的感应式电能表来承担电网中的电能计量任务。智能电能表由于其搭载了智能控制芯片，所以其在电能计量方面拥有更多的灵活性与多样性，然而这也增加了对电能表检定的要求，只有符合要求、计量准确、稳定性好的智能电表才能满足用户需要，承担起电能计量这项庞大的任务。为了解决庞大的检定工作，电能表自动化检定装置应用而生。

智能电能表是电能表自动化检定装置的主要检定对象。为了提高智能电能表在检定过程中的计量准确性及稳定性，授时系统在整个电能表自动化检定装置中起到了关键性的作用。传统意义上的分布式授时系统，是每台检定装置配备一个独立的标准时钟信号源及GPS模块，通过GPS模块接收时钟信号，并与标准时钟信号源所产生的时钟信号进行对比，从而达到校准检定装置标准时钟信号的目的。

分布式授时系统虽然能够暂时满足电能表自动化检定装置的要求，但是其缺点也在应用过程当中不断地突显出来，主要体现在以下几个方面：1.经济成本居高不下；2.在检定装置对电能表的检定工作中，电能表的准确性及统一性很难满足。分布式授时系统中，每台检定装置都配备有一个时钟系统，送检过程时需要同时送检时钟系统，从而增加了送检过程繁杂程度。每次送检有一个时钟系统检定不通过，会导致和它配套的检定装置也不能通过。

发明内容

本申请实施例提供了一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统，通过统一的多路标准时钟信号来对连接的若干个检定装置完成授时，减少授时系统的数量，并提高检定装置的时间统一性以及授时准确性。

本申请提供了一种用于电能表自动检定装置的授时系统，包括：标准时钟信号源、分频整形装置、传输装置和接收装置；其中，

所述标准时钟信号源用于向所述分频整形装置发送标准时钟信号；

所述分频整形装置用于根据接收到的所述标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并向所述传输装置发送所述多路标准时钟信号；

所述传输装置用于将接收到的所述多路标准时钟信号进行隔离转换成差分时钟信号，将所述差分时钟信号发送至所述接收装置；

所述接收装置用于将接收到的所述差分时钟信号还原成所述多路标准时钟信号，并将所述多路标准时钟信号输送至若干个检定装置的时钟系统。

优选的，所述传输装置包括第一RS485芯片，所述传输装置用于通过所述第一RS485芯片将所述多路标准时钟信号进行光耦隔离转换成所述差分时钟信号。

优选的，所述接收装置包括第二RS485芯片，所述接收装置用于通过所述第二RS485芯片将所述差分时钟信号还原成所述多路标准时钟信号。

优选的，所述标准时钟信号源、所述分频整形装置、所述传输装置的接口均采用高频头接口，且所述高频头接口均通过屏蔽线互联。

优选的，所述接收装置通过网线与所述若干个检定装置一一连接，并通过所述网线将所述多路标准时钟信号分别输送至所述若干个检定装置的时钟系统。

优选的，所述授时系统位于所述若干个检定装置中的第一检定装置内部，所述第一检定装置与除所述第一检定装置之外的其他所有检定装置通过所述网线一一连接。

优选的，所述标准时钟信号源具体为恒温晶体振荡器。

优选的，所述分频整形装置具体包括高精度线性分频芯片、时钟分频仪或分计数器。

优选的，所述第一RS485芯片的型号具体包括SN75176，SN75276，SN75179，MAX485，MAX488或MAX487。

优选的，所述标准时钟信号具体为10MHz时钟信号。

优选的，所述多路标准时钟信号具体为500KHz时钟信号。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种用于电能表自动检定装置的授时系统，包括：标准时钟信号源、分频整形装置、传输装置和接收装置；其中，所述标准时钟信号源用于向所述分频整形装置发送标准时钟信号；所述分频整形模块用于将接收到的所述标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并向所述传输模块发送所述多路标准时钟信号；所述传输模块用于将接收到的所述多路标准时钟信号进行隔离转换成差分时钟信号，将所述差分时钟信号发送至所述接收装置；所述接收装置用于将接收到的所述差分时钟信号转换成所述多路标准时钟信号，并将所述多路标准时钟信号输送至若干个检定装置的时钟系统。

本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统，通过统一的多路标准时钟信号来对连接的若干个检定装置完成授时，减少授时系统的数量，并提高检定装置的时间统一性以及授时准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的信号流向示意图；

图2为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的产生多路标准时钟信号的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的传输装置的电路图；

图4为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的接收装置的电路图；

图5为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的差分信号的示意图一；

图6为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统的差分信号的示意图二；

图7为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统与若干个检定装置的连接示意图。

附图标记：10：标准时钟信号源；20：分频整形装置；30：传输装置；40：接收装置；50：其他检定装置；51：第一检定装置；52：授时系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的信号流向示意图；

本申请实施例提供了一种用于电能表自动检定装置的授时系统52，包括：标准时钟信号源10、分频整形装置20、传输装置30和接收装置40；其中，

标准时钟信号源10用于向分频整形装置20发送标准时钟信号；

分频整形装置20用于根据接收到的标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并向传输装置30发送多路标准时钟信号；

传输装置30用于将接收到的多路标准时钟信号进行隔离转换成差分时钟信号，将差分时钟信号发送至接收装置40；

接收装置40用于将接收到的差分时钟信号还原成多路标准时钟信号，并将多路标准时钟信号输送至若干个检定装置的时钟系统。

需要说明的是，本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的授时系统52，与若干个检定装置连接，该授时系统52包括有标准时钟信号源10、分频整形装置20、传输装置30和接收装置40，该授时系统52工作时，标准时钟信号源10产生标准时钟信号，该标准时钟信号流向分频整形装置20，分频整形装置20根据该标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并发送至传输装置30，传输装置30将该多路标准时钟信号转换成差分信号后传输至接收装置40，接收装置40再将接收到的差分信号还原为多路标准时钟信号，再将该多路标准时钟信号分别传输至连接的若干个检定装置，检定装置的时钟系统根据接收到的多路时钟信号进行授时设置。

本申请实施例的一种用于电能表自动检定装置的授时系统52，能够通过同一个授时系统52对多个检定装置进行授时设置，且每个检定装置都根据统一的多路标准时钟信号进行授时设置，提高检定装置的统一性和准确性，且多路标准时钟信号在传输过程中转换成差分信号进行传输，能够减少传输过程中的干扰对多路标准时钟信号的干扰，提高对检定装置的授时准确性。

参见图3，图3为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的产生多路标准时钟信号的电路图；图5为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的差分信号的示意图一；图6为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的差分信号的示意图二。

传输装置30包括第一RS485芯片，传输装置30用于通过第一RS485芯片将多路标准时钟信号进行光耦隔离转换成差分时钟信号。

需要说明的是，本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的系统，传输装置30包括RS485芯片，能够将接收到的分路标准时钟信号转化为差分时钟信号，再将差分时钟信号传输到接收模块；其中，本实施例是通过光耦隔离以及486总线技术，来对多路标准时钟信号进行传输，由于差分信号的抗干扰能力比较强，外界杂波信号很难对其有所影响，如图3、5和6所示，其中，图3为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的产生多路标准时钟信号的电路图；图5为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的差分信号的示意图一；图6为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的差分信号的示意图二；

图3中的U5芯片采用485通信芯片，通过该芯片将500KHz多路标准时钟信号转换为500KHz差分信号，差分信号的好处有：转换成的差分信号后，因为在控制“基准”电压，所以能够很容易识别小信号；在一个以地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确度依赖系统内“地”的一致性；信号源与信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大；从差分信号恢复的信号值在很大程度上与“地”的精确值无关，而是在某一范围内；

差分信号的第二点好处是，它对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的；一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端；既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个异体上出现的任何同样干扰；除了对干扰不灵敏外，差分信号比单端信号生成的EMI还要少；

差分信号的第三个好处是，在一个单电源系统内，能够从容精确地处理“双极”信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号，必须在地和电源干线之间某任意电压处(通常是中点)建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号；然后必须把虚地正确地分布在整个系统里。而对于差分信号不需要这样一个虚地，使得处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。

接收装置40包括第二RS485芯片，接收装置40用于通过第二RS485芯片将差分时钟信号还原成多路标准时钟信号。

参见图4，图4为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的接收装置40的电路图：

如图4所示，U2采用RS485芯片还原时钟信号，将接收到的差分信号还原成多路标准时钟信号。

标准时钟信号源10、分频整形装置20、传输装置30的接口均采用高频头接口，且高频头接口均通过屏蔽线互联。

需要说明的是，标准时钟信号源10、分频整形装置20、传输装置30的接口均采用高频头接口设置，且彼此之间的连接采用屏蔽线来连接，以减少外界干扰信号对所传输的时钟信号的干扰。

接收装置40通过网线与若干个检定装置一一连接，并通过网线将多路标准时钟信号分别输送至若干个检定装置的时钟系统。

授时系统52通过接收装置40与若干个检定装置一一连接，且授时系统52与所有连接的检定装置之间通过网线来实现连接，接收装置40通过所连接的网线将还原的多路时钟信号分别发送至所有连接的检定装置，以使得这些检定装置根据接收到的多路时钟信号完成授时配置。

授时系统52位于若干个检定装置中的第一检定装置51内部，第一检定装置51与除第一检定装置51之外的其他检定装置50通过网线一一连接。

参见图7，为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52与若干个检定装置的连接示意图：

从图7可知，对于授时系统52所连接的所有检定装置，授时系统52可以只位于一个检定装置内部，但是同时与外部众多的检定装置通过网线实现连接，并能实现对所有连接的检定装置的授时设置；需要说明的是，图7中只是列举了连接的检定装置的一种可能性，实际应用中授时系统52所能连接的检定装置不限于图7所给的范围。

标准时钟信号源10具体为恒温晶体振荡器。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种用于电能表自动检定装置的集中式授时系统52的产生多路标准时钟信号的电路图：

图中，CY1即为恒温晶体振荡器，工作时输出10MKz标准时钟信号，经过三级分频输出500KHz多路标准时钟信号；

晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽，器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40～+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同，有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化，也就是说在产品使用的第一年，这种现象才最为显著。例如，使用10年以上的晶体，其老化速度大约是第一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况，也可以采用调节的办法解决，比如，可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等；

与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动，这些指标应该规定出来。对于工业产品，有时还需要提出振动、冲击方面的指标，军用品和宇航设备的要求往往更多，比如压力变化时的容差、受辐射时的容差，等等；

必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式，对于工业产品，有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰(EMI)。晶体振荡器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性(45％至55％)和快速的上升和下降时间(小于5ns)。相位噪声和抖动：在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中心频率的1Hz之内和通常测量到1MHz。晶体振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。TCXO(温度补偿晶体振荡器)振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。抖动与相位噪声相关，但是它在时域下测量。以微微秒表示的抖动可用有效值或峰—峰值测出。许多应用，例如通信网络、无线数据传输、ATM和SONET要求必须满足严格的拌动指标。需要密切注意在这些系统中应用的振荡器的抖动和相位噪声特性。

电源和负载的影响：振荡器的频率稳定性亦受到振荡器电源电压变动以及振荡器负载变动的影响。正确选择振荡器可将这些影响减到最少。

需要说明的是，本申请的授时系统52的标准时钟信号源10采用恒温晶体振荡器，恒温晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO(Oven Controlled CrystalOscillator)，是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥″构成的差动串联放大器，来实现温度控制。

分频整形装置20具体包括高精度线性分频芯片、时钟分频仪或分计数器。

需要说明的是，分频整形装置20可以为高精度线性分频芯片、时钟分频仪或分计数器之中的任一种，分频整形装置20能够对标准时钟信号进行分频和整形，并对脉冲信号进行驱动，输出多路500KHz标准方波信号。

第一RS485芯片具体包括SN75176，SN75276，SN75179，MAX485，MAX488或MAX487。

需要说明的是，本申请的授时系统52的第一RS485芯片和第二RS485芯片都能够用常见的485芯片替代且都能实现相同的功能，包括而不仅限于的型号有SN75176，SN75276，SN75179，MAX485，MAX488或MAX487。

标准时钟信号为10MHz时钟信号。

需要说明的是，本申请的标准时钟信号源10能够输出的标准时钟信号为10MHz时钟信号。

多路标准时钟信号为500KHz时钟信号。

需要说明的是，本申请的标准时钟信号传递到分频整形装置20时，该分频整形装置20将该标准时钟信号经过分频整形产生500KHz时钟信号。

本申请实施例的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，包括：标准时钟信号源、分频整形装置、传输装置和接收装置；

所述标准时钟信号源用于向所述分频整形装置发送标准时钟信号；

所述分频整形装置用于根据接收到的所述标准时钟信号产生多路标准时钟信号，并向所述传输装置发送所述多路标准时钟信号；

所述传输装置用于将接收到的所述多路标准时钟信号进行隔离转换成差分时钟信号，将所述差分时钟信号发送至所述接收装置；

所述接收装置用于将接收到的所述差分时钟信号还原成所述多路标准时钟信号，并将所述多路标准时钟信号输送至若干个检定装置的时钟系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述传输装置包括第一RS485芯片，所述传输装置用于通过所述第一RS485芯片将所述多路标准时钟信号进行光耦隔离转换成所述差分时钟信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述接收装置包括第二RS485芯片，所述接收装置用于通过所述第二RS485芯片将所述差分时钟信号还原成所述多路标准时钟信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述标准时钟信号源、所述分频整形装置、所述传输装置的接口均采用高频头接口，且所述高频头接口均通过屏蔽线互联。

5.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述接收装置通过网线与所述若干个检定装置一一连接，并通过所述网线将所述多路标准时钟信号分别输送至所述若干个检定装置的时钟系统。

6.根据权利要求5所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述授时系统位于所述若干个检定装置中的第一检定装置内部，所述第一检定装置与除所述第一检定装置之外的其他所有检定装置通过所述网线一一连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述标准时钟信号源具体为恒温晶体振荡器。

8.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述分频整形装置具体包括高精度线性分频芯片、时钟分频仪或分计数器。

9.根据权利要求2所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述第一RS485芯片的型号具体包括SN75176，SN75276，SN75179，MAX485，MAX488或MAX487。

10.根据权利要求1所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述标准时钟信号具体为10MHz时钟信号。

11.根据权利要求1、2、3或5任一项所述的一种用于电能表自动检定装置的授时系统，其特征在于，所述多路标准时钟信号具体为500KHz时钟信号。