CN206353792U - 应用于电力授时的ptp装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了应用于电力授时的PTP装置，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端，嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，信号输入端与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端连接，以太网收发器连接有RJ‑45网络接口。本实用新型功耗小、成本低、结构紧凑、对时精确，操作方便灵活，可广泛应用于电力授时中。

Description

应用于电力授时的PTP装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统的时间同步技术领域，特别是涉及一种应用于电力授时的PTP装置。

背景技术

名词解释：

PTP：全称Precision Time Protocol，精确时钟同步协议；

GPIO：全称General Purpose Input Output，通用输入/输出；

USART：全称Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器；

1PPS：秒脉冲信号。

随着电力系统控制技术的发展和电力系统规模的扩大和不断发展，电力系统对时间基准要求相当精确。由于电力系统内部信息交换量大、状态改变快，各种设备之间只有满足了一定的时钟同步精度，才能对相位比较、故障记录、事件顺序启动等功能给予保障，否则很容易造成安全隐患。因此需要一种时间同步装置，使整个控制系统内部各个站点的时钟保持同步。

目前，大型发电厂和变电站一般都采用主从式或主备式时间同步系统，系统都是由一台或者多台主从时钟组成，主时钟使用GPS、北斗、作为授时源，从时钟通过信号传输介质接收主时钟下发的的时间基准信号，目前主要是通过光纤B码接收基准信号。而基于光纤B码方式的时钟设备需要在时钟设备和被授时设备间布置大量光缆，施工接线以及后期调试维护工作量大，扩建增加设备时需要重新布线，这种方式大大增加了用户的应用成本，而且耗时耗力，难以满足应用需求。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供应用于电力授时的PTP装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

应用于电力授时的PTP装置，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端，所述嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，所述拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，所述信号输入端与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，所述嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端连接，所述以太网收发器连接有RJ-45网络接口。

进一步，所述拨码开关用于设置PTP装置为主时钟模式或从时钟模式。

进一步，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器通过RS485通信模块接收串行报文并根据串行报文设置主时钟的本地时间，同时接收授时源时间基准信号1PPS并根据1PPS脉冲的上升沿校准主时钟的时间精度。

进一步，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器通过以太网收发器收发IEEE1588 协议报文，通过与主时钟之间交互同步报文调整从时钟的本地时间和时间精度。

进一步，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器接收授时源时间基准信号1PPS，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器输出时间基准信号1PPS。

进一步，所述嵌入式处理器还输出用于作为时钟基准的25Mhz时钟信号到以太网收发器。

进一步，所述以太网收发器带有编程 LEDs状态指示灯。

进一步，所述嵌入式处理器还通过第一GPIO端口连接有工作状态指示灯和电源状态指示灯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的应用于电力授时的PTP装置，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端，所述嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，所述拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，所述信号输入端与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，所述嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端连接，所述以太网收发器连接有RJ-45网络接口。本PTP装置具有功耗小、成本低、结构紧凑、对时精确，操作方便灵活的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的应用于电力授时的PTP装置的系统框图；

图2是本实用新型的应用于电力授时的PTP装置采用的电源模块的模拟电路图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型提供了一种应用于电力授时的PTP装置，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端，所述嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，所述拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，所述信号输入端与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，所述嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端连接，所述以太网收发器连接有RJ-45网络接口。

进一步作为优选的实施方式，所述拨码开关用于设置PTP装置为主时钟模式或从时钟模式。

进一步作为优选的实施方式，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器通过RS485通信模块接收串行报文并根据串行报文设置主时钟的本地时间，同时接收授时源时间基准信号1PPS并根据1PPS脉冲的上升沿校准主时钟的时间精度。

进一步作为优选的实施方式，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器通过以太网收发器收发IEEE1588 协议报文，通过与主时钟之间交互同步报文调整从时钟的本地时间和时间精度。

进一步作为优选的实施方式，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器接收授时源时间基准信号1PPS，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器输出时间基准信号1PPS。

进一步作为优选的实施方式，所述嵌入式处理器还输出用于作为时钟基准的25Mhz时钟信号到以太网收发器。

进一步作为优选的实施方式，所述以太网收发器带有编程 LEDs状态指示灯。

进一步作为优选的实施方式，所述嵌入式处理器还通过第一GPIO端口连接有工作状态指示灯和电源状态指示灯。

以下结合详细实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1，本实用新型提供了一种应用于电力授时的PTP装置，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端IN以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端OUT，嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，信号输入端IN与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端OUT连接，以太网收发器连接有RJ-45网络接口。1PPS为秒脉冲的时间基准信号。

显然的，嵌入式处理器还连接有其它的外围电路，例如用于进行直流供电的电源模块，本实施例采用的电源模块的具体电路如图2所示。图2中，电源模块采用LM1085IS-3.3的低压差稳压器构成电源电路，最后输出3.3V的VDD为PTP装置供电。

拨码开关用于设置PTP装置为主时钟模式或从时钟模式。本实施例优选采用四位拨码开关。本PTP装置采用拨码开关来设置主时钟或者从时钟，不需要通过软件计算最佳主时钟，操作和使用更加灵活方便。

PTP装置被设置为主时钟模式时，嵌入式处理器通过RS485通信模块接收串行报文并根据串行报文设置主时钟的本地时间，同时接收授时源时间基准信号1PPS并根据1PPS脉冲的上升沿校准主时钟的时间精度。本地时间指年、月、日、时、分、秒的时间信息，校准主时钟的时间精度表示校准主时钟的“秒”开始时刻，使其与授时源时间基准信号1PPS同步，精确到微秒级。

嵌入式处理器内部有一个64位的时间戳寄存器，主时钟通过接收授时源时间基准信号1PPS调节时间戳寄存器，提高本装置的时间精度。当嵌入式处理器的GPIO外部中断口检测到授时源时间基准信号1PPS上升沿时，根据超前或滞后秒脉冲对本地时间精度进行微调。从时钟输出时间基准信号1PPS供其它设备作为秒对齐的参考信号。本实施例中，嵌入式处理器优选采用型号为STM32F107VCT6的嵌入式芯片，此芯片具有低功耗、硬件除法和单周期乘法、快速可嵌套中断、低成本等特点。

PTP装置被设置为从时钟模式时，嵌入式处理器通过以太网收发器收发IEEE1588协议报文，通过与主时钟之间交互同步报文调整从时钟的本地时间和时间精度。

PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器接收授时源时间基准信号1PPS，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器输出时间基准信号1PPS。

所述嵌入式处理器还输出用于作为时钟基准的25Mhz时钟信号到以太网收发器。

本实施例PTP主从时钟同步的基本原理是主、从时钟之间交互同步报文并记录报文的收发时间，通过计算报文往返的时间差来计算主、从时钟之间的往返总延时，根据网络对称和往返总延时计算主从之间的单向延时，从时钟按照该偏差进行时间调整，就可以实现从时钟与主时钟的同步。

本实施例嵌入式芯片STM32F107VCT通过内置的USART与RS485通信模块连接，将串口转换成RS485总线，从而也可以通过总线接收串行报文信息，调整本PTP装置的时间信息，使PTP装置的从时钟的时间与主时钟的时间保持一致，完成本PTP装置的软对时功能。另外，嵌入式芯片STM32F107VCT通过内置的MAC物理层与以太网收发器连接。嵌入式处理器还输出25Mhz时钟信号到以太网收发器。

以太网收发器带有编程 LEDs状态指示灯，用于指示以太网收发器的工作状态。本实施例中，以太网收发器优选采用型号为DP83848C的以太网控制芯片。DP83848C芯片是美国国家半导体(NS)公司生产的集成以太网控制芯片，支持10/100M的以太网通信，集成度高，具有全功能、低功耗等性能。相应的，本PTP装置可以实现较高集成度以及较低功耗。DP83848C芯片具体通过隔离电压器与RJ-45网络接口连接，实现数据的隔离输出。本实施例RJ-45网络接口采用型号为HR911105A的网络插座变压器。

嵌入式处理器还通过第一GPIO端口连接有工作状态指示灯和电源状态指示灯，分别用于指示嵌入式处理器的工作状态，以及电源模块的供电状态。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，包括嵌入式处理器、拨码开关、以太网收发器、RS485通信模块、用于接入授时源时间基准信号1PPS的输入端以及用于输出时间基准信号1PPS的输出端，所述嵌入式处理器分别与以太网收发器和RS485通信模块连接，所述拨码开关与嵌入式处理器的第一GPIO端口连接，所述信号输入端与嵌入式处理器的第二GPIO端口连接，所述嵌入式处理器的第三GPIO端口与信号输出端连接，所述以太网收发器连接有RJ-45网络接口。

2.根据权利要求1所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述拨码开关用于设置PTP装置为主时钟模式或从时钟模式。

3.根据权利要求2所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器通过RS485通信模块接收串行报文并根据串行报文设置主时钟的本地时间，同时接收授时源时间基准信号1PPS并根据1PPS脉冲的上升沿校准主时钟的时间精度。

4.根据权利要求2所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器通过以太网收发器收发IEEE1588 协议报文，通过与主时钟之间交互同步报文调整从时钟的本地时间和时间精度。

5.根据权利要求2所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述PTP装置被设置为主时钟模式时，所述嵌入式处理器接收授时源时间基准信号1PPS，所述PTP装置被设置为从时钟模式时，所述嵌入式处理器输出时间基准信号1PPS。

6.根据权利要求1所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述嵌入式处理器还输出用于作为时钟基准的25Mhz时钟信号到以太网收发器。

7.根据权利要求1所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述以太网收发器带有编程 LEDs状态指示灯。

8.根据权利要求1所述的应用于电力授时的PTP装置，其特征在于，所述嵌入式处理器还通过第一GPIO端口连接有工作状态指示灯和电源状态指示灯。