CN206096781U - 电力系统用高精度对时系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力系统时间同步技术领域，具体涉及一种电力系统用高精度对时系统，包括北斗卫星接收器，北斗卫星系统接收器安装于电力系统运行现场，北斗卫星接收器输出端连接至IRIG‑B码调制生成模块和MCU，所述IRIG‑B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路、信元产生电路和IRIG‑B码合成输出单元，IRIG‑B码调制生成模块输入端连接MCU输出端，IRIG‑B码调制生成模块输出端连接IRIG‑B解码芯片接收端，IRIG‑B解码芯片输出端连接MCU输入端，MCU同时连接显示模块。本实用新型可靠地提高IRIG‑B码时间同步信号对时的精度，满足不同场合对时间同步的精度要求。

Description

电力系统用高精度对时系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统时间同步技术领域，具体涉及一种电力系统用高精度对时系统。

背景技术

电力系统时间同步技术在电力系统电力生产中扮演着越来越重要的地位。在过去，电力系统内时间同步并不受重视，电力系统的二次设备各自运行时间精度差，不统一，为电力生产和电力系统事件分析带来诸多不便，无法及时有效的进行事件汇总和剖析，随着电力系统运行的要求越来越高，系统二次设备的技术不断升级发展，对运行时间同步有了广泛的要求，对时间同步对时信号的精度有了愈加苛刻的要求，原有的运行方式和信号精度不能满足电力系统发展的需要，原有的时间精度不能覆盖电力系统内运行的所有设备和系统。随着智能电站数字化技术的广泛发展，电力系统对于时间同步和时钟监测的精度要求必将越来越高，这就需要时间同步技术的进一步提高，以满足电力系统不断发展的需要。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种电力系统用高精度对时系统，给电力生产提供高精度时间保障。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述电力系统用高精度对时系统，包括北斗卫星接收器、IRIG-B码调制生成模块、IRIG-B解码芯片、显示模块和MCU，北斗卫星系统接收器安装于电力系统运行现场，北斗卫星接收器输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路，IRIG-B码调制生成模块输入端连接MCU输出端，IRIG-B码调制生成模块输出端连接IRIG-B解码芯片接收端，IRIG-B解码芯片输出端连接MCU输入端，MCU同时连接显示模块。

本实用新型针对电力系统智能化技术的不断发展以及电力系统更多应用场合对时间同步技术的更高要求，结合电力系统工程现场的运行实际，提出了利用北斗卫星系统输出的时间信源提高电力系统时间同步信号IRIG-B码精度的方案。本装置通过在电力系统运行现场安装北斗卫星系统接收器，引入了高精度时间信源。IRIG-B码调制生成模块生成高精度IRIG-B码信息，并通过IRIG-B解码芯片解码后发送至MCU，如果与当前时间不一致，对当前时间进行修正，显示模块可显示解码后的时间信息。

其中，优选方案为：

所述北斗卫星系统接收器对应安装天线，增强北斗卫星系统接收器接收信号强度，保证信号源精度。

所述分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号；所述分频信源采用恒温晶振，便于长时间运行过程中保障启入分频信源的信号稳定；所述IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器和数据锁存器，信元生成电路输出端连接至数据选择器输入端，数据选择器控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，数据选择器的输出端连接数据锁存器的一输入端，经过数据锁存器的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。

本装置工作过程如下：

首先，北斗卫星接收器接收卫星信号，锁定保持跟踪状态，获取卫星时间信息，提取时间信源信息输出至IRIG-B码调制生成模块和MCU；

第二步，IRIG-B码调制生成模块引入高精度时间基准北斗1PPS信号对分频电路进行信号同步处理，使得IRIG-B码中参与编码的信号精度均达到纳秒级，分频信号同步处理电路产生1kHz、10kHz、100kHz分频信号，信元产生电路产生IRIG-B码的信元1(5ms)、信元0(2ms)和信元P(8ms)；

第三步，通过MCU输出的P17控制线和1Hz、10Hz三种信号精准控制数据选择器按时序选通IRIG-B码的三种信元输出，经过锁存器组合而成IRIG-B码信号输出；

第四步，IRIG-B码信号发送至解码芯片进行解码，解码后的时间信息发送至MCU；

第五步，以解码后的时间信息为基础，判断当前时间是否准确，如果不准确，进行修正。

IRIG-B码的信号周期是1秒，共分10组码元，每一组的码元开始有一个位置标志P_n(P₁-P₉)。MCU输出的控制线P17，根据MCU接收的时间信息由程序控制进行置位(0或者1)，周期为10ms，MCU接收秒脉冲中断。在秒脉冲到来时选通秒的准时标志P_r,数据选择器的控制信号把1秒时长分成10组进行分组编码，每组码元开始时刻控制数据选择器选通位置识别标志信元P，随后由MCU根据时间秒、分、时、天等时间信息变化同步控制P17产生秒、分、时、天等时间信息的数据处理，P17相应地进行置位计数，P17输出信号的码元周期为10ms，第一组码元中P_r后的4个码元(BCD编码)分别表示秒的1、2、4、8，共同表示秒的个位计数，随后是秒和分的间隔码元，之后的3个码元分别表示秒的10、20和40，这样秒的信息通过P17控制线控制数据选择器实现了IRIG-B码内秒的BCD编码，同样的道理在之后的分组码元中依次实现分、时、天等时间信息的IRIG-B的BCD编码。

MCU对北斗信源的输入状态和输出信号精度进行查询和管控，装置使用过程中所依赖的计算程序属于本领域技术人员公知技术。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用北斗卫星系统时间信源进行纳秒级高精度IRIG-B码设计，可靠地提高IRIG-B码时间同步信号对时的精度，输出信号精度达到50nS，高精度的时间同步信号可以满足不同场合下各种运行设备和系统的时间同步精度要求。

本装置可以广泛应用于电力系统领域，北斗卫星系统信号接收在工程现场易于安装实施，同时北斗卫星系统信号使用安全、可靠，可推广应用于变电站、电厂、系统调度等场所的电力系统时钟同步系统，在工程项目方案设计时可以和变电站、电厂等场所的二次设备同期设计和实施，达到全面覆盖电力系统应用的二次设备范畴，可靠提高二次设备时间同步的运行精度，尤其是给智能化变电站的设备运行提供了时间精度保证，有效保障了电力系统运行的安全稳定。

另外，采用北斗卫星系统可以为中国北斗系统的发展提供助力，也会进一步促进国产北斗卫星系统的全面发展和广泛应用。

附图说明

图1是本实用新型框图。

图2是分频信号同步处理电路原理图。

图3是IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路原理图。

图4是IRIG-B码调制生成模块信号调制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1所示，本实用新型所述电力系统用高精度对时系统，包括北斗卫星接收器、IRIG-B码调制生成模块、IRIG-B解码芯片、显示模块和MCU，北斗卫星系统接收器安装于电力系统运行现场，北斗卫星接收器输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路，IRIG-B码调制生成模块输入端连接MCU输出端，IRIG-B码调制生成模块输出端连接IRIG-B解码芯片接收端，IRIG-B解码芯片输出端连接MCU输入端，MCU同时连接显示模块。

其中，北斗卫星系统接收器对应安装天线，增强北斗卫星系统接收器接收信号强度，保证信号源精度；如图2所示，分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号；所述分频信源采用恒温晶振，便于长时间运行过程中保障启入分频信源的信号稳定；如图3所示，IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器和数据锁存器，信元生成电路中5D16电路分组产生信元P和信元1,5D18产生信元0，三种信元连接至数据选择器输入端，数据选择器控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，以北斗信源中的秒脉冲作为参照，按照MCU接收的北斗信源的时间信息进行软件编程，有序控制P17数据线的置位变化(置位周期为10ms)，从而控制数据选择器按照秒周期输出IRIG-B的编码，每秒周期内的编码包含十组码元，每组码元中的信元计数分别表示了时间信息的秒、分、时、天等时间信息，数据选择器的输出端连接数据锁存器5D7的一输入端，经过数据锁存器5D7的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。

如图4所示，本装置工作过程如下：

首先，北斗卫星接收器接收卫星信号，锁定保持跟踪状态，获取卫星时间信息，提取时间信源信息输出至IRIG-B码调制生成模块和MCU；

第二步，IRIG-B码调制生成模块引入高精度时间基准北斗1PPS信号对分频电路进行信号同步处理，使得IRIG-B码中参与编码的信号精度均达到纳秒级，分频信号同步处理电路产生1kHz、10kHz、100kHz分频信号，信元产生电路产生IRIG-B码的信元1(5ms)、信元0(2ms)和信元P(8ms)；

第三步，通过MCU输出的P17控制线和1Hz、10Hz三种信号精准控制数据选择器按时序选通IRIG-B码的三种信元输出，经过锁存器组合而成IRIG-B码信号输出；

第四步，IRIG-B码信号发送至解码芯片进行解码，解码后的时间信息发送至MCU；

第五步，以解码后的时间信息为基础，判断当前时间是否准确，如果不准确，进行修正。

IRIG-B码的信号周期是1秒，共分10组码元，每一组的码元开始有一个位置标志P_n(P₁-P₉)。MCU输出的控制线P17，根据MCU接收的时间信息由程序控制进行置位(0或者1)，周期为10ms，MCU接收秒脉冲中断。在秒脉冲到来时选通秒的准时标志P_r,数据选择器的控制信号把1秒时长分成10组进行分组编码，每组码元开始时刻控制数据选择器选通位置识别标志信元P，随后由MCU根据时间秒、分、时、天等时间信息变化同步控制P17产生秒、分、时、天等时间信息的数据处理，P17相应地进行置位计数，P17输出信号的码元周期为10ms，第一组码元中P_r后的4个码元(BCD编码)分别表示秒的1、2、4、8，共同表示秒的个位计数，随后是秒和分的间隔码元，之后的3个码元分别表示秒的10、20和40，这样秒的信息通过P17控制线控制数据选择器实现了IRIG-B码内秒的BCD编码，同样的道理在之后的分组码元中依次实现分、时、天等时间信息的IRIG-B的BCD编码。

MCU对北斗信源的输入状态和输出信号精度进行查询和管控，装置使用过程中所依赖的计算程序属于本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种电力系统用高精度对时系统，其特征在于，包括北斗卫星接收器、IRIG-B码调制生成模块、IRIG-B解码芯片、显示模块和MCU，北斗卫星系统接收器安装于电力系统运行现场，北斗卫星接收器输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路，IRIG-B码调制生成模块输入端连接MCU输出端，IRIG-B码调制生成模块输出端连接IRIG-B解码芯片接收端，IRIG-B解码芯片输出端连接MCU输入端，MCU同时连接显示模块。

2.根据权利要求1所述的电力系统用高精度对时系统，其特征在于，所述北斗卫星系统接收器对应安装天线。

3.根据权利要求1所述的电力系统用高精度对时系统，其特征在于，所述分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号。

4.根据权利要求3所述的电力系统用高精度对时系统，其特征在于，所述分频信源采用恒温晶振。

5.根据权利要求1所述的电力系统用高精度对时系统，其特征在于，所述IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器和数据锁存器，信元生成电路输出端连接至数据选择器输入端，数据选择器控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，数据选择器的输出端连接数据锁存器的一输入端，经过数据锁存器的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。