CN115453850B - 一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了储能变流器技术领域的一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质，方法包括如下步骤：步骤S10、卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以I RI G‑B格式进行编码后，实时同步给FPGA芯片；步骤S20、FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值实时同步给储能变流器的DSP芯片；步骤S30、DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片。本发明的优点在于：极大的提升了储能变流器时间同步的灵活性以及精度。

Description

一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及储能变流器技术领域，特别指一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质。
背景技术
储能变流器(PCS)在运行过程中，需要进行时间同步，具体存在如下理由：1、为了及时发现储能变流器存在的故障，储能变流器安装了大量的监测装置，运行过程中一旦出现故障便通过监测装置记录故障信息，进而通过故障信息来快速锁定故障原因，而故障信息是根据时间顺序来记录的，通过故障出现的时间能有效缩小搜查故障范围；2、储能变流器的充放电状态可以通过内部或者外部的能量管理系统来控制，一般根据各地区电价的峰谷值来控制储能变流器的工作状态，所以建立同步的时间有利于能量管理系统对储能变流器的精准控制；3、电力系统中不同的设备对时间同步的精度要求不同，电力管理系统、电力调度管理信息系统等相关的管理系统时间同步准确度小于1s。
针对储能变流器的时间同步，传统上采用上位机授时、HMI(人机接口)授时、或者EMS(能量管理系统)授时，不仅授时方式单一，而且受限制于通信接口速率，时间同步的精度不高；虽然通过GPS脉冲进行对时(时间同步)的精度高，但GPS脉冲无法直接提供时间信息，需要进行计算以转换成常用数据格式，而GPS脉冲的时间数据格式难以解析。
因此，如何提供一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质，实现提升储能变流器时间同步的灵活性以及精度，成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质，实现提升储能变流器时间同步的灵活性以及精度。
第一方面，本发明提供了一种储能变流器时间同步方法，包括如下步骤：
步骤S10、卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，实时同步给FPGA芯片；
步骤S20、FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值实时同步给储能变流器的DSP芯片；
步骤S30、DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片。
进一步地，还包括：
步骤S40、DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。
进一步地，所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。
进一步地，储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
第二方面，本发明提供了一种储能变流器时间同步系统，包括如下模块：
卫星时间获取模块，用于卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，实时同步给FPGA芯片；
卫星时间解析模块，用于FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值实时同步给储能变流器的DSP芯片；
时间值备份模块，用于DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片。
进一步地，还包括：
断电应急模块，用于DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。
进一步地，所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。
进一步地，储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
第三方面，一种储能变流器时间同步设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
第四方面，一种储能变流器时间同步介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过卫星授时器以IRIG-B格式对卫星时间进行编码，将时间同步信号和秒、分、时、天等时间码信息加载到频率为1kHz的信号载体中，储能变流器进行时间同步时不需要基于现场总线的通信报文进行对时,同时也不需要GPS输出大量的GPS脉冲对时信号，克服了通信报文对准确度不高和GPS脉冲对时的时间数据格式难以解析的问题，通过采用RS485接口、EPI接口和I2C接口的高速通信接口进行数据传输，极大的降低了通信时间对时间同步的影响，最终极大的提升了储能变流器时间同步的精度。
2、通过保留上位机授时、HMI授时以及EMS授时，且DSP芯片将时间值备份至RTC芯片，当DSP芯片断电时，储能变流器可以从RTC芯片读取备份的时间值作为时间源，即储能变流器可以通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步，极大的提升了储能变流器时间同步的灵活性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种储能变流器时间同步方法的流程图。
图2是本发明一种储能变流器时间同步系统的结构示意图。
图3是本发明一种储能变流器时间同步设备的结构示意图。
图4是本发明一种储能变流器时间同步介质的结构示意图。
图5是本发明的硬件架构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种储能变流器时间同步方法、系统、设备及介质，实现提升储能变流器时间同步的灵活性以及精度。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：通过IRIG-B格式对卫星时间进行编码，通过RS485接口、EPI接口和I2C接口进行数据传输，以提升储能变流器时间同步的精度；储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步，以提升储能变流器时间同步的灵活性。
实施例一
本实施例提供一种储能变流器时间同步方法，如图1、图5所示，包括如下步骤：
步骤S10、卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，通过RS485接口实时同步给FPGA芯片；所述卫星时间为精准时间；
IRIG时间编码序列是由美国国防部下属的靶场仪器组(IRIG)提出的，分为G,A,B,E,H,D六种编码格式,应用最广泛的是IRIG-B格式,简称B码，优点是将时间同步信号和秒、分、时、天等时间码信息加载到频率为1kHz的信号载体中。PCS采用B码进行对时,就不再需要进行基于现场总线的通信报文对时,同时也不需要GPS输出大量脉冲对时信号，克服了通信报文对时准确度不高和GPS脉冲对时的时间数据格式难以解析的问题。
步骤S20、FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值通过EPI接口实时同步给储能变流器的DSP芯片；FPGA芯片具有强大的数据解析能力和高速通信接口；
步骤S30、DSP芯片将所述时间值通过I2C接口实时备份至RTC芯片；所述RTC芯片的型号优选为DS1302。
还包括：
步骤S40、DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。PWM中断计时可以将1秒等分为2400份，即最小计时单位约为0.417毫秒，极大的提升了时间同步精度。
由于DSP芯片断电时无法保存所述时间值，而RTC芯片在断电状态下仍然在继续工作，由于正常工作时DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片，因此时间误差不会过大，在断电时可以先从RTC芯片获取相对较为准确的所述时间值，等上电后再同步精确的卫星时间。
所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。所述RS485接口、EPI接口以及I2C接口均为高速通信接口，用于降低通信时间对时间同步的影响；RS485接口在线缆长度为40英寸(约12.2米)时，数据最高传输速率可达10Mbps，EPI接口的速率可高达75Mbps，I2C接口的速率可高达1Mbps。
储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
实施例二
本实施例提供一种储能变流器时间同步系统，如图2、图5所示，包括如下模块：
卫星时间获取模块，用于卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，通过RS485接口实时同步给FPGA芯片；所述卫星时间为精准时间；
IRIG时间编码序列是由美国国防部下属的靶场仪器组(IRIG)提出的，分为G,A,B,E,H,D六种编码格式,应用最广泛的是IRIG-B格式,简称B码，优点是将时间同步信号和秒、分、时、天等时间码信息加载到频率为1kHz的信号载体中。PCS采用B码进行对时,就不再需要进行基于现场总线的通信报文对时,同时也不需要GPS输出大量脉冲对时信号，克服了通信报文对时准确度不高和GPS脉冲对时的时间数据格式难以解析的问题。
卫星时间解析模块，用于FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值通过EPI接口实时同步给储能变流器的DSP芯片；FPGA芯片具有强大的数据解析能力和高速通信接口；
时间值备份模块，用于DSP芯片将所述时间值通过I2C接口实时备份至RTC芯片；所述RTC芯片的型号优选为DS1302。
还包括：
断电应急模块，用于DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。PWM中断计时可以将1秒等分为2400份，即最小计时单位约为0.417毫秒，极大的提升了时间同步精度。
由于DSP芯片断电时无法保存所述时间值，而RTC芯片在断电状态下仍然在继续工作，由于正常工作时DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片，因此时间误差不会过大，在断电时可以先从RTC芯片获取相对较为准确的所述时间值，等上电后再同步精确的卫星时间。
所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。所述RS485接口、EPI接口以及I2C接口均为高速通信接口，用于降低通信时间对时间同步的影响；RS485接口在线缆长度为40英寸(约12.2米)时，数据最高传输速率可达10Mbps，EPI接口的速率可高达75Mbps，I2C接口的速率可高达1Mbps。
储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
实施例三
本实施例提供了一种储能变流器时间同步设备，如图3所示，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，可以实现实施例一中任一实施方式。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例一中方法所采用的设备，故而基于本申请实施例一中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
基于同一发明构思，本申请提供了实施例一对应的存储介质，详见实施例四。
实施例四
本实施例提供一种储能变流器时间同步介质，如图4所示，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可以实现实施例一中任一实施方式。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过卫星授时器以IRIG-B格式对卫星时间进行编码，将时间同步信号和秒、分、时、天等时间码信息加载到频率为1kHz的信号载体中，储能变流器进行时间同步时不需要基于现场总线的通信报文进行对时,同时也不需要GPS输出大量的GPS脉冲对时信号，克服了通信报文对准确度不高和GPS脉冲对时的时间数据格式难以解析的问题，通过采用RS485接口、EPI接口和I2C接口的高速通信接口进行数据传输，极大的降低了通信时间对时间同步的影响，最终极大的提升了储能变流器时间同步的精度。
2、通过保留上位机授时、HMI授时以及EMS授时，且DSP芯片将时间值备份至RTC芯片，当DSP芯片断电时，储能变流器可以从RTC芯片读取备份的时间值作为时间源，即储能变流器可以通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步，极大的提升了储能变流器时间同步的灵活性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种储能变流器时间同步方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S10、卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，实时同步给FPGA芯片；
步骤S20、FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值实时同步给储能变流器的DSP芯片；
步骤S30、DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片；
步骤S40、DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。
2.如权利要求1所述的一种储能变流器时间同步方法，其特征在于：所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。
3.如权利要求1所述的一种储能变流器时间同步方法，其特征在于：储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
4.一种储能变流器时间同步系统，其特征在于：包括如下模块：
卫星时间获取模块，用于卫星授时器获取卫星时间，将所述卫星时间以IRIG-B格式进行编码后，实时同步给FPGA芯片；
卫星时间解析模块，用于FPGA芯片实时将接收的所述卫星时间解析为64位的时间值，并将所述时间值实时同步给储能变流器的DSP芯片；
时间值备份模块，用于DSP芯片将所述时间值实时备份至RTC芯片；
断电应急模块，用于DSP芯片基于所述时间值产生PWM中断，储能变流器以所述PWM中断作为时间源；当DSP芯片断电时，储能变流器从RTC芯片读取备份的所述时间值作为时间源，直至上电后重新通过卫星授时器进行时间同步。
5.如权利要求4所述的一种储能变流器时间同步系统，其特征在于：所述卫星授时器通过RS485接口将卫星时间同步给FPGA芯片，FPGA芯片通过EPI接口将时间值同步给DSP芯片，DSP芯片通过I2C接口将时间值备份至RTC芯片。
6.如权利要求4所述的一种储能变流器时间同步系统，其特征在于：储能变流器通过卫星授时器、RTC芯片、上位机、HMI或者EMS进行时间同步。
7.一种储能变流器时间同步设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
8.一种储能变流器时间同步介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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