CN202615137U - 电力系统的统一授时装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统的统一授时装置，包括互为热备用的主、备时钟单元、多路扩展时钟单元，所述主、备时钟单元用于接收外部时间基准信号，所述主、备时钟单元的时间信号输出端分别与设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块相连接，所述各扩展时钟单元的时间信号输出端分别与电力系统设备的时间信号输入端相连接。本实用新型的授时装置能够有效的消除来自卫星信号的随机误差和来自恒温晶振的累积误差，保证电力系统中各种系统和设备的授时时间的同步性，满足智能变电站和大型调度主站对授时时间的需要。

Description

电力系统的统一授时装置

技术领域

本实用新型属于电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种涵盖电网的发电、输电、变电、配电、用电、调度的各个环节使电网的安全稳定运行所需实时时钟的统一授时装置。

背景技术

电力系统及其自动化中的授时技术是为我国电网的各级调度机构、发电厂、变电站、集控中心等提供统一的时间基准，以满足各种系统（调度自动化系统、能量管理系统、生产信息管理系统、监控系统等）和设备（继电保护装置、智能电子设备、事件顺序记录（SOE）、厂站自动控制设备、安全稳定控制装置、故障录波器等）对时间同步的要求，确保实时数据采集时间一致性，提高线路故障测距、相量和功角动态监测、机组和电网参数校验的准确性，从而提高电网事故分析和稳定控制的水平，提高电网运行效率和可靠性，适应我国大电网互联，特高压输电，数字化变电站的发展需要。然而，现有的电力系统及其自动化采用的授时装置虽然实现了基本功能，还存在以下缺点：

1）不能消除来自卫星信号的随机误差以及来自授时装置自身内部的恒温晶振的累积误差，从而引起电力系统中各种系统和设备的时间存在一定的误差，时间同步性较差；

2）没有大量相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口，不能满足智能变电站和大型调度的网络需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的电力系统及其自动化采用的授时装置虽然实现了基本功能，还存在各种系统和设备的授时时间的同步性较差，以及没有大量相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口，不能满足智能变电站和大型调度的网络需要的问题。本实用新型的授时装置能够有效的消除来自卫星信号的随机误差和来自恒温晶振的累积误差，保证电力系统中各种系统和设备的授时时间的同步性，并设有大量相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口，满足智能变电站和大型调度主站对授时时间的需要。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电力系统的统一授时装置，其特征在于：包括互为热备用的主、备时钟单元、多路扩展时钟单元，所述主、备时钟单元用于接收外部时间基准信号，所述主、备时钟单元的时间信号输出端分别与设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块相连接，所述各扩展时钟单元的时间信号输出端分别与电力系统设备的时间信号输入端相连接。

前述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述各扩展时钟单元还包括FPGA和DSP处理器，所述设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块通过FPGA与DSP处理器相连接。

前述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述主、备时钟单元和扩展时钟单元均设有可扩展的相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口。

前述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述各路扩展时钟单元还包括告警控制电路和人机交互电路，所述告警控制电路和人机交互电路分别与设置在各自时钟单元内部的DSP处理器相连接。

前述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述告警控制电路设有继电器，所述人机交互电路包括CPLD、按键和液晶显示器，所述按键和液晶显示器通过CPLD分别与DSP处理器的人机交互信号输出端相连接。

本实用新型的有益效果是：在主备时钟单元通过传统的IRIG-B码对各扩展时钟单元进行授时，各扩展时钟单元内设置高阶算法自拟合秒脉冲防误的主备时钟延时补偿模块，能够使秒脉冲跳变不超过0.1μs，达到消除来自卫星信号的随机误差和恒温晶振的累积误差，确保输出的稳定性，满足光纤传输的高速要求的目的，并将主备时钟单元的源状态、主备时钟源类型、时间质量、锁定状态、出口电路、扩展时钟单元的异常及交直流消失等应有经常监视及自诊断功能、告警信息、状态信息、自检信息等参数信息实时显示出来，并在扩展时钟单元设有基于本身MAC扩展出大量相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口，满足智能变电站和大型调度主站对隔离网口数量的需求。

附图说明

图1是本实用新型的电力系统的统一授时装置的系统框图。

图2是本实用新型的扩展时钟单元的系统框图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示的电力系统的统一授时装置，包括互为热备用的主、备时钟单元和多路扩展时钟单元，主、备时钟单元用于接收外部时间基准信号，这里的接收外部时间基准信号可以接收无线的卫星时间基准信号，还可以有线接收统一授时装置的实时时钟基准信号，主、备时钟单元的时间信号输出端分别与设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块相连接，其中主备时钟延时补偿模块用于补偿 信号在长距离光纤中传输时的延迟，主、备时钟单元同时分别给每路扩展时钟单元授时。对MMS（制造报文规范）双网授时时，通过SNTP（简单网络时间协议）方式给MMS网对时，主、备时钟单元按照《DL/T860变电站通信网络和系统》的标准体系进行标准化建模，同时每路扩展时钟单元将的告警信息、状态信息、自检信息等参数信息传送给监控终端，主、备时钟单元通过传统IRIG-B码对各扩展时钟单元进行授时，各扩展时钟单元通过高阶算法自拟合输出，确保输出的稳定性，保证合并单元工作正常，GOOSE网采用IEEE1588对时方式，根据站上运行在独立隔离网络的交换机的数量，每个扩展时钟单元都设有支持IEEE1588的独立网口，并支持大量隔离网口，满足智能变电站和大型调度主站对隔离网口数量的需求。 

如图2所示，设置在各扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块通过FPGA与DSP处理器相连接，所述DSP处理器设有高速大量隔离的以太网口，这里的DSP处理器可选用型号为BF518处理器芯片，BF518处理器芯片设有IEEE1588的独立网口，还能够对无传统IRIG-B码的进行解码，具有精度控制选择，能够基于BF518处理器芯片实现守时及对时高阶算法，各路扩展时钟单元还包括告警控制电路和人机交互电路，所述告警控制电路和人机交互电路分别与设置在各自时钟单元内部的DSP处理器相连接，告警控制电路设有继电器，继电器用于输出空节点告警信号，人机交互电路包括CPLD、按键和液晶显示器，CPLD用于扩展DSP处理器的I/O端口，以控制按键和液晶显示器正常工作，液晶显示器用于实时显示主备时钟单元的源状态、主备时钟源类型、时间质量、锁定状态、出口电路、扩展时钟单元的异常及交直流消失等应有经常监视及自诊断功能、告警信息、状态信息、自检信息等参数信息，还可通过按键设定相关参数。

本实用新型的电力系统的统一授时装置的具体工作过程如下：

若是GPS或者北斗卫星信号，通过报文解析模块解析出年月日时分秒，并跟踪每路信号的秒脉冲；若是IRIG-B码信号，则通过解码模块，解出秒脉冲和年月日时分秒，以上两种方式均通过主、备时钟单元用于接收外部时间基准信号，并传送给与设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块，主备时钟延时补偿模块能够根据距离主、备时钟单元的距离远近，有效的消除来自卫星信号的随机误差和来自恒温晶振的累积误差，经过主备时钟延时补偿模块补偿的时钟信号通过设置在扩展时钟单元内部的设有大量相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口的DSP处理器，传送给后端的各电力系统设备，保证电力系统中各种系统和设备的授时时间的同步性，满足智能变电站和大型调度主站对授时时间的需要。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.电力系统的统一授时装置，其特征在于：包括互为热备用的主、备时钟单元、多路扩展时钟单元，所述主、备时钟单元用于接收外部时间基准信号，所述主、备时钟单元的时间信号输出端分别与设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块相连接，所述各扩展时钟单元的时间信号输出端分别与电力系统设备的时间信号输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述各扩展时钟单元还包括FPGA和DSP处理器，所述设置在扩展时钟单元内部的主备时钟延时补偿模块通过FPGA与DSP处理器相连接。

3.根据权利要求1所述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述主、备时钟单元和扩展时钟单元均设有可扩展的相互隔离的支持IEEE1588V2协议的以太网口。

4.根据权利要求1或2所述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述各路扩展时钟单元还包括告警控制电路和人机交互电路，所述告警控制电路和人机交互电路分别与设置在各自时钟单元内部的DSP处理器相连接。

5.根据权利要求4所述的电力系统的统一授时装置，其特征在于：所述告警控制电路设有继电器，所述人机交互电路包括CPLD、按键和液晶显示器，所述按键和液晶显示器通过CPLD分别与DSP处理器的人机交互信号输出端相连接。

Images