CN115173556B - 一种分布式环网柜配电自动化装置及数据同步采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式环网柜配电自动化装置及数据同步采集方法，所述方法包括：秒脉冲合成电路输出秒脉冲给帧时序逻辑控制电路，帧时序逻辑控制电路输出逻辑控制信号给帧协议编码器生成串行数据序列，帧时序逻辑控制电路输出与每个数据帧的起始标志有固定时间延迟的第一同步采样信号，第一采样模块采集公共单元数据；帧协议编码器通过广播网络将串行数据序列发送至帧解码电路；帧解码电路从串行数据序列中解码出与每个数据帧的起始标志有固定时间延迟的第二同步采样信号，第二采样模块采集间隔单元数据；微处理器根据各时间延迟进行数据处理。本发明实现了在母线电压互感器不重复采样的条件下与各间隔中电流互感器的数据同步采样。

Description

一种分布式环网柜配电自动化装置及数据同步采集方法
技术领域
本发明涉及电网自动化技术领域，具体涉及一种分布式环网柜配电自动化装置及数据同步采集方法。
背景技术
在12kV配电网环网柜（或称环网箱）自动化系统中,准确测量线路电压与电流的相位关系以及各状态量动作的先后时间对实现配电自动化功能至关重要。环网柜自动化系统的数据同步采集关系涉及三个层级：一台环网柜的各线路之间的数据同步采集、一条线路上的多台环网柜之间的数据同步采集以及整个配电网的各个线路之间的数据同步采集。环网柜自动化装置（简称DTU）需要同步采集位于PT柜的电压互感器输出电压信号、位于多个间隔柜（如进线柜、断路器柜、负荷开关柜）的间隔电流互感器输出的电流信号，以及公共状态开关量信号和各间隔柜中的状态信号。
传统的集中式DTU的数据同步采集方法是将所有电压、电流以及状态量通过电缆接入集中式DTU，由集中式DTU的单一微处理器按同一时钟进行同步数据采集。这种方法可以解决单一环网柜范围内的数据同步采集问题，但不能解决一条线路上的多台环网柜之间的数据同步采集以及配电网多个线路之间的数据同步采集问题：在需要多台环网柜之间需要数据同步采集的场合需要配备额外的设备，如实现纵差保护功能需要增加专用光纤通道或5G无线通道；在需要在配电网多个线路之间需要数据同步采集的场合也需要配备额外的设备，如实现整个配电网相角测量功能的相角测量装置PMU。
现有技术的分布式DTU不同于集中式DTU的单一微处理器，它采用多个分布式DTU模块来处理各个间隔的电压、电流、状态量信号。因母线电压互感器只有一组，为实现每个分布式DTU模块的电压、电流及状态量同的采样步，需要将电压互感器的输出信号以及公共状态量信号连接到每个分布式DTU模块，这将导致母线电压互感器的二次输出需要驱动多个负载，且造成母线电压互感器的重复采样。这种连接方法对于驱动负载能力较强的电磁式电压互感器来说不成问题，但对于驱动负载能力较弱的电子式电压互感器难以实现，而且将电压互感器的输出信号以及公共状态量信号连接到每个分布式DTU模块将增加大量的互联电缆，增加了成本，加大了维护难度。另外现有技术的分布式DTU同样不能提供一条线路上的多台环网柜之间以及整个配电网的各个线路之间的数字同步采样功能。
发明内容
本发明提出了一种分布式环网柜配电自动化装置及数据同步采集方法，其目的是：通过公共单元的数据帧起始标志、第一同步采样信号和间隔单元的第二同步采样信号相配合，实现在母线电压互感器不重复采样的条件下与各间隔单元中电流互感器的数据同步采样。
本发明技术方案如下：
一种分布式环网柜配电自动化装置，包括公共单元和间隔单元，所述公共单元和间隔单元之间通过广播网络传输数据。
所述公共单元包括秒脉冲合成电路、帧时序逻辑控制电路、第一采样模块和帧协议编码器；所述秒脉冲合成电路的输出端与所述帧时序逻辑控制电路的脉冲输入端相连接，所述帧时序逻辑控制电路的两个控制信号输出端分别与第一采样模块和帧协议编码器相连接，所述第一采样模块的数据发送端与帧协议编码器的数据接收端相连接。
所述间隔单元包括帧解码电路、微处理器和第二采样模块；所述帧解码电路的数据接收端通过所述广播网络与所述帧协议编码器的数据发送端通信连接，所述帧解码电路的一路控制信号输出端与所述第二采样模块相连接，另一路控制信号输出端与所述微处理器相连接，所述第二采样模块的数据发送端与微处理器的数据接收端相连接。
作为本装置的进一步改进，所述广播网络为RS485总线网络或星形光纤网络。
作为本装置的进一步改进，所述第一采样模块包括母线电压采样模块和公共状态量采样模块，第二采样模块包括间隔电流采样模块、间隔电压采样模块和间隔状态量采样模块。
一种基于所述分布式环网柜配电自动化装置实现的数据同步采集方法，包括如下步骤：
步骤1：所述秒脉冲合成电路输出秒脉冲PPS1给所述帧时序逻辑控制电路，帧时序逻辑控制电路接收到秒脉冲信号PPS1后控制帧协议编码器发出串行数据序列S1，所述串行数据序列S1包括多个具有固定时间间隔的数据帧，各数据帧分别包括依次发出的起始标志F10和数据域F11，每秒脉冲PPS1到来的第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1的到来时刻有固定的时间延迟；同时，所述帧时序逻辑控制电路输出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第一同步采样信号S10，所述第一采样模块在第一同步采样信号S10的控制下采集公共单元数据并发送至所述帧协议编码器，加入数据域F11。
步骤2：所述帧协议编码器通过所述广播网络将串行数据序列S1发送至所述帧解码电路。
步骤3：所述帧解码电路从串行数据序列S1中解码出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第二同步采样信号S20，所述第二采样模块在第二同步采样信号S20的控制下采集间隔单元数据并发送至所述微处理器；同时，所述帧解码电路从数据域F11中解码出公共单元数据送至微处理器。
步骤4：微处理器根据解码出的公共单元数据、第二采样模块采集的间隔单元数据、第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟以及第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟进行运算。
作为本方法的进一步改进，所述公共单元还包括帧计数器；
所述步骤1中，帧时序逻辑控制电路发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S12给帧计数器，帧计数器对每个数据帧进行加一计数，帧计数器的帧计数值D2发送至所述帧协议编码器，并加入数据域F11；每个秒脉冲PPS1到来时帧计数器清零；
所述步骤3中，帧解码电路依据所述数据帧的起始标志F10和帧计数值D2的计数值变化状态从串行数据序列S1中解码出秒脉冲PPS2送至微处理器，秒脉冲PPS2与秒脉冲PPS1有固定的时间延迟。
作为本方法的进一步改进，所述步骤4中，微处理器依据第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、秒脉冲PPS2与每秒第一个数据帧的起始标志F10之间的相对固定时间延迟、每秒第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1之间的相对固定时间延迟计算出各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间。
作为本方法的进一步改进，所述公共单元还包括用于校准秒脉冲PPS1的守时时钟；
所述卫星同步时钟在接收卫星时间同步状态有效时输出时间同步信号至所述秒脉冲合成电路和守时时钟，秒脉冲合成电路将其输出的秒脉冲PPS1与卫星同步时钟输出的秒变位信号同步；
在卫星同步时钟接收卫星时间同步状态无效时，秒脉冲合成电路将其输出的秒脉冲PPS1与守时时钟的秒变位信号同步。
作为本方法的进一步改进，所述间隔单元还包括实时时钟；
所述步骤1中，守时时钟输出秒级以上的时间数据D7到帧协议编码器，并加入数据域F11；
所述步骤3中，帧解码电路从数据域F11中解码出时间数据D7并送至微处理器，微处理器依据秒脉冲PPS2和时间数据D7校准所述实时时钟。
作为本方法的进一步改进，所述步骤4中，微处理器根据校准后的实时时钟将所述各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间转换为实际采集时间。
作为本方法的进一步改进，所述公共单元还包括校验码生成器，所述步骤1中，帧时序逻辑控制电路发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S13给校验码生成器，校验码生成器根据帧协议编码器送来的数据进行校验码编码，生成的校验码D3送回帧协议编码器，并加入数据域F11。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）公共单元根据秒脉冲PPS1控制数据采样（公共单元每秒发送的第一个数据序列的起始标志F10以秒脉冲PPS1为基准），由公共单元提供给各个间隔单元的串行数据序列中同时包含了公共单元采样数据以及采样同步信息（每个数据帧的起始标志F10与第一同步采样信号S10之间有固定时间延迟），各间隔单元依据所接收的串行数据序列中的采样同步信息进行本间隔内数据同步采样（每个数据帧的起始标志F10与第二同步采样信号S20之间有固定时间延迟），并与从串行数据序列中接收到的公共单元采样数据进行运算，保证了公共单元和间隔单元的数据同步采样，从而实现了整个分布式环网柜自动化装置的系统级同步采样和数据处理，母线电压互感器的信号只需采样一次，无需重复采样和重复连线，适用于驱动负载能力低的电子式电压互感器，且简化了公共柜与各间隔柜之间的连线；
（2）间隔单元依据数据帧起始标志F10和帧计数值D2从串行数据序列中解码出秒脉冲PPS2，依据PPS1、PPS2和帧计数值实现了公共单元和间隔单元数据采集的秒级以下的时间同步；
（3）串行数据序列中包含卫星同步时钟提供的绝对时间信息，使得公共单元及各间隔单元同步采样信号也与卫星同步时钟提供的绝对时间同步，实现了公共单元和间隔单元数据采集的秒级以上的时间同步，从而保证了一条线路的不同环网柜之间乃至整个配电网的各个环网柜之间的数据采样都是同步的，这为线路的纵差保护以及配电网的相角测量系统提供了数据采样技术支撑。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的串行数据序列示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种分布式环网柜配电自动化装置，包括公共单元1和间隔单元2，所述公共单元1和间隔单元2之间通过广播网络3传输数据；所述公共单元1包括秒脉冲合成电路10、帧时序逻辑控制电路12、第一采样模块和帧协议编码器16；所述秒脉冲合成电路10的输出端与所述帧时序逻辑控制电路12的脉冲输入端相连接，所述帧时序逻辑控制电路12的两个控制信号输出端分别与第一采样模块和帧协议编码器16相连接，所述第一采样模块的数据发送端与帧协议编码器16的数据接收端相连接。
所述公共单元1还包括帧计数器17，所述帧时序逻辑控制电路12的第三控制信号输出端与所述帧计数器17相连接，帧计数器17的数据输出端与所述帧协议编码器16的数据接收端相连接。
所述公共单元1还包括校验码生成器18，所述帧时序逻辑控制电路12的第四控制信号输出端与所述校验码生成器18相连接，校验码生成器18与所述帧协议编码器16通信连接，用于接收帧协议编码器16的编码数据以及将生成的校验码发送至帧协议编码器16。
所述间隔单元2包括帧解码电路21、微处理器28和第二采样模块；所述帧解码电路21的数据接收端通过所述广播网络3与所述帧协议编码器16的数据发送端通信连接，所述帧解码电路21的一路控制信号输出端与所述第二采样模块相连接，另一路控制信号输出端与所述微处理器28相连接，所述第二采样模块的数据发送端与微处理器28的数据接收端相连接。
可选地，所述广播网络3为RS485总线网络。
可选地，所述广播网络3为星形光纤通信网络，所述公共单元1处于所述星形光纤通信网络中心节点位置，每个间隔单元2通过光纤接收公共单元1发送的数据。
所述第一采样模块包括母线电压采样模块和公共状态量采样模块，所述母线电压采样模块包括第一模数转换器13，第一模数转换器13根据帧时序逻辑控制电路12发出的控制信号将外接的母线电压互感器5的电压信号转换成母线电压测量数据D1送到帧协议编码器16；所述公共状态量采样模块包括公共状态量采集电路15，公共状态量采集电路15根据帧时序逻辑控制电路12发出的控制信号将外接的公共状态量6转换成公共状态测量数据D4送到帧协议编码器16。
第二采样模块包括间隔电流采样模块、间隔电压采样模块和间隔状态量采样模块，所述间隔电流采样模块包括第二模数转换器22，第二模数转换器22根据帧解码电路21发出的控制信号将外接的间隔电流互感器7的电流信号转换成间隔电流测量数据D5送到微处理器28；所述间隔电压采样模块包括第三模数转换器23，第三模数转换器23根据帧解码电路21发出的控制信号将外接的间隔电压互感器8的电压信号转换成间隔电压测量数据D8送到微处理器28；所述间隔状态量采样模块包括间隔状态量采集电路24，间隔状态量采集电路24根据帧解码电路21发出的控制信号将外接的间隔状态量9转换成间隔状态测量数据D6送到微处理器28。
所述数据同步采集方法包括如下步骤：
步骤1：所述秒脉冲合成电路10输出秒脉冲PPS1给所述帧时序逻辑控制电路12，帧时序逻辑控制电路12接收到秒脉冲信号PPS1后输出逻辑控制信号S11给帧协议编码器16生成串行数据序列S1，如图2，所述串行数据序列S1包括多个具有固定时间间隔的数据帧，各数据帧分别包括依次发出的起始标志F10和数据域F11，帧协议编码器16每秒钟生成8k个数据帧，两个数据帧的起始标志F10间隔时间为125uS（每秒的第8k个数据帧与下一秒的第一个数据帧之间的间隔时间除外），每秒脉冲PPS1到来的第一个数据帧的开始传输时刻（起始标志F10出现的时刻）与秒脉冲PPS1的到来时刻有固定的时间延迟（0uS）；同时，所述帧时序逻辑控制电路12输出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟（5uS）的第一同步采样信号S10（即每秒有8k个第一同步采样信号S10），所述第一采样模块在第一同步采样信号S10的控制下采集公共单元数据并发送至所述帧协议编码器16，加入数据域F11。具体地，第一模数转换器13在第一同步采样信号S10的控制下将外接的母线电压互感器5的电压信号转换成母线电压测量数据D1送到帧协议编码器16；公共状态量采集电路15在第一同步采样信号S10的控制下将外接的公共状态量6转换成公共状态测量数据D4送到帧协议编码器16。
帧时序逻辑控制电路12发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S12给帧计数器17，帧计数器17为加法计数器，帧计数器17对每个数据帧进行加一计数，帧计数器17的帧计数值D2发送至所述帧协议编码器16，并加入数据域F11；每个秒脉冲PPS1到来时帧计数器17重新开始计数（清零）。
帧时序逻辑控制电路12发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S13给校验码生成器18，校验码生成器18根据帧协议编码器16送来的数据进行校验码编码（CRC编码），生成的校验码D3送回帧协议编码器，并加入数据域F11。
数据域F11中包括母线电压测量数据D1、帧计数值D2、校验码D3，串行数据序列S1的编码方法（包括起始标志F10、数据域F11、帧间隔F12的编码方法以及校验码的生成方法）与IEC60870-5-1规定的FT3帧格式和中国国家标准GB/T-20840.8规定数字量传输编码方法一致，按曼彻斯特编码方式进行同步传输。
步骤2：所述帧协议编码器16通过所述广播网络3以广播方式将串行数据序列S1发送至多个间隔单元2的帧解码电路21。
步骤3：所述帧解码电路21从串行数据序列S1中解码出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟（5uS）的第二同步采样信号S20，所述第二采样模块在第二同步采样信号S20的控制下采集间隔单元数据并发送至所述微处理器28。具体地，第二模数转换器22在第二同步采样信号S20的控制下将外接的间隔电流互感器7的电流信号转换成间隔电流测量数据D5送到微处理器28；间隔状态量采集电路24在第二同步采样信号S20的控制下将外接的间隔状态量9转换成间隔状态测量数据D6送到微处理器28；第三模数转换器23在第二同步采样信号S20的控制下将外接的间隔电压互感器8的电压信号转换成间隔电压测量数据D8送到微处理器28。
同时，所述帧解码电路21从数据域F11中解码出公共单元数据送至微处理器28，所述公共单元数据包括母线电压测量数据D1、公共状态测量数据D4。
帧解码电路21依据所述数据帧的起始标志F10和帧计数值D2的计数值变化状态从串行数据序列S1中解码出秒脉冲PPS2送至微处理器28。具体地，每秒的最后一个数据帧对应的帧计数值为7999，下一秒的第一个数据帧对应的帧计数值变为0，帧解码电路21依据串行数据序列S1中每秒的最后一个数据帧的起始标志和帧计数值、下一秒的第一个数据帧的起始标志和帧计数值解码出秒脉冲PPS2。秒脉冲PPS2与秒脉冲PPS1有固定的时间延迟（0uS）。
步骤4：微处理器28根据解码出的公共单元数据、第二采样模块采集的间隔单元数据、第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟以及第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟进行运算。
具体地，微处理器28依据接收到的母线电压测量数据D1、间隔电流测量数据D5、第一同步采样信号S10相对于数据帧起始标志F10固定时间延迟与第二同步采样信号S20相对于数据帧的起始标志F10固定时间延迟的差值（0uS）来计算母线电压和间隔电流之间的相位延迟。
进一步地，微处理器依据第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、秒脉冲PPS2与每秒第一个数据帧的起始标志F10之间的相对固定时间延迟、每秒第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1之间的相对固定时间延迟计算出各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间。
具体地，微处理器28依据接收到的秒脉冲PPS2的时刻及母线电压测量数据D1、间隔电流测量数据D5、第一同步采样信号S10相对于数据帧起始标志F10固定时间延迟与第二同步采样信号S20相对于数据帧的起始标志F10固定时间延迟的差值（0uS）以及秒脉冲PPS2与秒脉冲PPS1之间的固定时间延迟（0uS）来计算电压和电流相对于秒脉冲PPS1到来时刻的相位值。
微处理器28依据接收到的秒脉冲PPS2的时刻、公共状态测量数据D4和间隔状态测量数据D6的变化、秒脉冲PPS2与秒脉冲PPS1之间的固定时间延迟（0uS）来计算状态量变化相对于秒脉冲PPS1到来时刻的相对时间。
进一步地，所述公共单元1还包括用于校准秒脉冲PPS1的守时时钟11。所述卫星同步时钟4在接收卫星时间同步状态有效时输出时间同步信号（B格式编码）至所述秒脉冲合成电路10和守时时钟11，秒脉冲合成电路10将其输出的秒脉冲PPS1与卫星同步时钟4输出的秒变位信号同步；在卫星同步时钟4接收卫星时间同步状态无效时，秒脉冲合成电路10将其输出的秒脉冲PPS1与守时时钟11的秒变位信号同步。
进一步地，所述间隔单元2还包括实时时钟25。所述步骤1中，守时时钟11输出秒级以上的时间数据D7到帧协议编码器16，并加入数据域F11；所述步骤3中，帧解码电路21从数据域F11中解码出时间数据D7并送至微处理器28，微处理器28依据秒脉冲PPS2和时间数据D7校准所述实时时钟25。
进一步地，所述步骤4中，微处理器28根据校准后的实时时钟25将各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间转换为实际采集时间。
具体地，微处理器28基于实时时钟25将电压和电流相对于秒脉冲PPS1到来时刻的相位值转换成基于实际时间的绝对值；微处理器28基于实时时钟25将公共状态测量数据D4和间隔状态测量数据D6的变化相对于秒脉冲PPS1到来时刻的相对时间转换成实际时间；微处理器28采用与处理母线电压测量数据D1和间隔电流测量数据D5与PPS1之间的相对时间方法处理母线电压测量数据D1和间隔电压测量数据D8与PPS1之间的相对时间。
本方法解决了公共状态量和各间隔状态量的同步采样问题、不同环网柜之间的数据同步采样问题以及整个配电网范围内的数据同步采样问题。

Claims (10)

1.一种分布式环网柜配电自动化装置，包括公共单元（1）和间隔单元（2），其特征在于：所述公共单元（1）和间隔单元（2）之间通过广播网络（3）传输数据；
所述公共单元（1）包括秒脉冲合成电路（10）、帧时序逻辑控制电路（12）、第一采样模块和帧协议编码器（16）；所述秒脉冲合成电路（10）的输出端与所述帧时序逻辑控制电路（12）的脉冲输入端相连接，所述帧时序逻辑控制电路（12）的两个控制信号输出端分别与第一采样模块和帧协议编码器（16）相连接，所述第一采样模块的数据发送端与帧协议编码器（16）的数据接收端相连接；
所述间隔单元（2）包括帧解码电路（21）、微处理器（28）和第二采样模块；所述帧解码电路（21）的数据接收端通过所述广播网络（3）与所述帧协议编码器（16）的数据发送端通信连接，所述帧解码电路（21）的一路控制信号输出端与所述第二采样模块相连接，另一路控制信号输出端与所述微处理器（28）相连接，所述第二采样模块的数据发送端与微处理器（28）的数据接收端相连接；
所述秒脉冲合成电路（10）用于输出秒脉冲PPS1给所述帧时序逻辑控制电路（12）；
所述帧时序逻辑控制电路（12）用于在接收到秒脉冲信号PPS1后控制帧协议编码器（16）发出串行数据序列S1，所述串行数据序列S1包括多个具有固定时间间隔的数据帧，各数据帧分别包括依次发出的起始标志F10和数据域F11，每秒脉冲PPS1到来的第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1的到来时刻有固定的时间延迟；
所述帧时序逻辑控制电路（12）还用于输出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第一同步采样信号S10；
所述第一采样模块用于在第一同步采样信号S10的控制下采集公共单元数据并发送至所述帧协议编码器（16），加入数据域F11；
所述帧协议编码器（16）用于通过所述广播网络（3）将串行数据序列S1发送至所述帧解码电路（21）；
所述帧解码电路（21）用于从串行数据序列S1中解码出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第二同步采样信号S20；
所述第二采样模块用于在第二同步采样信号S20的控制下采集间隔单元数据并发送至所述微处理器（28）；
所述帧解码电路（21）用于从数据域F11中解码出公共单元数据送至微处理器（28）；
所述微处理器（28）用于根据解码出的公共单元数据、第二采样模块采集的间隔单元数据、第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟以及第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟进行运算。
2.如权利要求1所述的分布式环网柜配电自动化装置，其特征在于：所述广播网络（3）为RS485总线网络或星形光纤网络。
3.如权利要求1所述的分布式环网柜配电自动化装置，其特征在于：所述第一采样模块包括母线电压采样模块和公共状态量采样模块，第二采样模块包括间隔电流采样模块、间隔电压采样模块和间隔状态量采样模块。
4.一种基于权利要求1至3任一所述的分布式环网柜配电自动化装置实现的数据同步采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：所述秒脉冲合成电路（10）输出秒脉冲PPS1给所述帧时序逻辑控制电路（12），帧时序逻辑控制电路（12）接收到秒脉冲信号PPS1后控制帧协议编码器（16）发出串行数据序列S1，所述串行数据序列S1包括多个具有固定时间间隔的数据帧，各数据帧分别包括依次发出的起始标志F10和数据域F11，每秒脉冲PPS1到来的第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1的到来时刻有固定的时间延迟；同时，所述帧时序逻辑控制电路（12）输出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第一同步采样信号S10，所述第一采样模块在第一同步采样信号S10的控制下采集公共单元数据并发送至所述帧协议编码器（16），加入数据域F11；
步骤2：所述帧协议编码器（16）通过所述广播网络（3）将串行数据序列S1发送至所述帧解码电路（21）；
步骤3：所述帧解码电路（21）从串行数据序列S1中解码出与每个数据帧的起始标志F10有固定时间延迟的第二同步采样信号S20，所述第二采样模块在第二同步采样信号S20的控制下采集间隔单元数据并发送至所述微处理器（28）；同时，所述帧解码电路（21）从数据域F11中解码出公共单元数据送至微处理器（28）；
步骤4：微处理器（28）根据解码出的公共单元数据、第二采样模块采集的间隔单元数据、第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟以及第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟进行运算。
5.如权利要求4所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述公共单元（1）还包括帧计数器（17）；
所述步骤1中，帧时序逻辑控制电路（12）发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S12给帧计数器（17），帧计数器（17）对每个数据帧进行加一计数，帧计数器（17）的帧计数值D2发送至所述帧协议编码器（16），并加入数据域F11；每个秒脉冲PPS1到来时帧计数器（17）清零；
所述步骤3中，帧解码电路（21）依据所述数据帧的起始标志F10和帧计数值D2的计数值变化状态从串行数据序列S1中解码出秒脉冲PPS2送至微处理器（28），秒脉冲PPS2与秒脉冲PPS1有固定的时间延迟。
6.如权利要求5所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述步骤4中，微处理器（28）依据第一同步采样信号S10与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、第二同步采样信号S20与数据帧起始标志F10之间的相对固定时间延迟、秒脉冲PPS2与每秒第一个数据帧的起始标志F10之间的相对固定时间延迟、每秒第一个数据帧的起始标志F10与秒脉冲PPS1之间的相对固定时间延迟计算出各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间。
7.如权利要求6所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述公共单元（1）还包括用于校准秒脉冲PPS1的守时时钟（11）；
卫星同步时钟（4）在接收卫星时间同步状态有效时输出时间同步信号至所述秒脉冲合成电路（10）和守时时钟（11），秒脉冲合成电路（10）将其输出的秒脉冲PPS1与卫星同步时钟（4）输出的秒变位信号同步；
在卫星同步时钟（4）接收卫星时间同步状态无效时，秒脉冲合成电路（10）将其输出的秒脉冲PPS1与守时时钟（11）的秒变位信号同步。
8.如权利要求7所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述间隔单元（2）还包括实时时钟（25）；
所述步骤1中，守时时钟（11）输出秒级以上的时间数据D7到帧协议编码器（16），并加入数据域F11；
所述步骤3中，帧解码电路（21）从数据域F11中解码出时间数据D7并送至微处理器（28），微处理器（28）依据秒脉冲PPS2和时间数据D7校准所述实时时钟（25）。
9.如权利要求8所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述步骤4中，微处理器（28）根据校准后的实时时钟（25）将所述各采集数据的采集时间相对于秒脉冲PPS1的相对时间转换为实际采集时间。
10.如权利要求5至9任一所述的数据同步采集方法，其特征在于：所述公共单元（1）还包括校验码生成器，所述步骤1中，帧时序逻辑控制电路（12）发送与数据帧相对应的逻辑控制信号S13给校验码生成器（18），校验码生成器（18）根据帧协议编码器（16）送来的数据进行校验码编码，生成的校验码D3送回帧协议编码器，并加入数据域F11。
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