衛星同步主時鐘裝置的製作方法
2023-06-09 11:46:01 2
專利名稱：衛星同步主時鐘裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種時間同步技術，特別是涉及一種衛星同步主時鐘裝置。
背景技術：
目前電力系統內部各輸送端、接收端的分布廣泛而分散，自動化裝置內部都帶有 實時時鐘，或者站內有以GPS (全球定位導航系統)為主的授時裝置，其固有誤差難以避免， 隨著運行時間的增加，積累誤差會越來越大，會失去正確的時間計量作用。隨著電網運行技術水平的提高，大部分變電站採用綜合自動化方案，遠方集中控 制和操作，既提高了勞動生產率，又減少了認為誤操作的可能。因此，自動化系統實時時鐘 的時間同步要求是變電站自動化系統的最基本要求。為了保證電網安全以及經濟運行，各 種以計算機技術和通信技術為基礎的自動化裝置廣泛應用，這些裝置的正常工作和作用的 發揮，同樣離不開統一的全網時間基準。如果時間不一致會直接導致電力一些基本運營系 統時間不一致，導致數據統計出現誤差，分析結果沒有意義，故障分析設備無法定位，更為 嚴重得會給電力帶來一些安全事故。目前電力90%以上的電網都是採用GPS系統授時，同時也有少量的GPS與北鬥無 源授時。目前授時設備無法知道隨著時間的推移而獲取自身的運行狀態與授時的精度，時 鍾一旦出錯會帶來重大的安全隱患。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的缺陷，提供一種衛星同步主時鐘 裝置，其是以北鬥一號衛星系統與全球定位導航系統(GPS)為基礎進行雙模設計，獲取衛 星標準時間信號，然後調整本地時鐘使時差控制在一定的精度範圍內(納秒級)，給外設提 供標準時間源的時鐘裝置。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種衛星同步主時鐘裝置， 其特徵在於，其包括衛星時間源模塊、時間源控制模塊、中心控制模塊、顯控模塊、輸出模 塊、時間源檢測模塊和擴展裝置模塊，衛星時間源模塊、時間源控制模塊、輸出模塊、擴展裝 置模塊、時間源檢測模塊、顯控模塊與中心控制模塊之間通過母板總線連接，衛星時間源模 塊、輸出模塊與時間源控制模塊通過母板總線連接。本發明的積極進步效果在於(1)本發明能同時接入四路時間源(北鬥、GPS和外輸入B碼)，通過高效的時間源 控制算法，實現多時間源的智能切換技術，確保了系統輸出時間的高精度、高可靠性要求。(2)本發明配置了雙向北鬥接收模塊，通過應用北鬥雙向對時功能，從而實現了所 有衛星同步主時鐘的時差測量，保證了全網時間的準確同步和時間統一。(3)本發明衛星同步主時鐘可以檢測外接時間源的信號，並將檢測到的信息和自 身運行的狀態信息通過北鬥衛星通訊功能傳輸到遠端監控系統，實現不同地方的衛星同步 主時鐘的狀態監測和遠程控制。
(4)本發明採用北鬥雙向通信功能的優勢，將設備授時精度誤差值、設備內部各模 塊的狀態信息以及設備的告警信息通過北鬥衛星實時地匯報到中心站，同時中心站可以根 據中心原子鐘或銣鐘的情況進行比對，發出告警信息，自動/手動進行設備的時間源控制， 時間精度的漂移補償、模塊狀態信息的採集等操作，達到全網設備時間完全同步、運行狀態 實時監管。同時本發明為各種時間源輸入模塊提供了延時補償功能，使各時間源能夠達到 良好同步。
圖1為本發明衛星同步主時鐘的實施連接圖。圖2為本發明衛星同步主時鐘裝置的模塊框圖。圖3為本發明中的衛星同步主時鐘授時原理框圖(北鬥單/雙向授時與GPS授 時)。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。如圖1所示，電力同步系統整體包括主時鐘、備時鐘、多個從時鐘，主時鐘和備時 鍾通過GPS天線或北鬥天線接收GPS衛星或北鬥衛星時間信號，產生標準的時間信號輸出， 並通過北鬥衛星系統實現無線通訊。主時鐘和備時鐘通過光纖光纜以IRIG-B碼(一種時 間碼)相連，主時鐘和備時鐘為整個運動環境提供標準時間信號，從時鐘無需再接入天線， 它們通過信號電纜以IRIG-B碼(一種時間碼)B碼與主時鐘和備時鐘相連，並從主時鐘和 備時鐘獲取標準時間信號，從時鐘通過各類時間信號接口將標準時間信號輸出至各時間接 點和外設，外設為運動主機、主變保護、主變測控和主變高壓側；主時鐘、備時鐘和多個從時 鍾可以通過串口與計算機連接，進行調試和設置。如圖2所示，本發明衛星同步主時鐘裝置包括衛星時間源模塊、時間源控制模塊、 中心控制模塊、顯控模塊、輸出模塊、時間源檢測模塊和擴展裝置模塊，衛星時間源模塊、時 間源控制模塊、輸出模塊、擴展裝置模塊、時間源檢測模塊、顯控模塊與中心控制模塊之間 通過母板總線連接來實現數據通訊和控制信號的傳輸。衛星時間源模塊、輸出模塊與時間 源控制模塊通過母板總線連接來實現IPPS (秒脈衝信號)的傳輸。如圖3所示，本發明主時鐘授時(北鬥單/雙向授時與GPS授時)的工作原理是 授時通過衛星時間源模塊、中心控制模塊、時間源檢測模塊、時間源控制模塊和IRIG-B碼 時間報文生成電路等完成，衛星時間源模塊與北鬥天線、GPS天線連接並可以接收有線基 準，並定時發送雙向授時申請和時間源對比，衛星時間源模塊和中心控制模塊之間相互發 送狀態信息，時間源檢測模塊向中心控制模塊發送檢測信息，中心控制模塊和時間源控制 模塊之間相互發送狀態信息，IRIG-B碼時間報文生成電路通過光電隔離向被授時裝置發送 B碼和時間報文等信息。其中衛星時間源模塊包括GPS接收部分、北鬥接收部分、有線B碼時間源輸入部分 這三大部分功能。GPS接收部分接收GPS衛星廣播信號，根據衛星信息解算出準確的時間信 息輸出。北鬥接收部分接收北鬥衛星廣播信號，根據衛星信息解算出準確的時間信息輸出。 有線B碼時間源輸入部分接入有線的時間B碼信號，提供給時間源控制模塊選擇輸出。
本發明衛星同步主時鐘裝置具有以下功能A.全網遠程監控管理功能本發明採用北鬥雙向通信功能的優勢，將設備授時精度誤差值、設備內部各模塊 的狀態信息以及設備的告警信息通過北鬥衛星實時地匯報到中心站，同時中心站可以根據 中心原子鐘或銣鐘的情況進行比對，發出告警信息，自動/手動進行設備的時間源控制，時 間精度的漂移補償、模塊狀態信息的採集等操作。達到全網設備時間完全同步、運行狀態實 時監管。B.北鬥雙向授時功能定時給北鬥大系統發送雙向授時申請，北鬥大系統給解算出本地時鐘延時補償 值，從而修正本地時間精度，提高時鐘絕對準確精度。C.時間源計算比對功能守時電路為系統提供了一個內部振蕩器，這使設備同時可以對時間源的精度進行 測量。衛星信號與內部晶體相互結合互為補充，可濾去衛星信號的抖動，保證設備穩定的輸 出。同時保證時間信息的發送不會出現中斷和缺秒現象。同時根據裝置所有的時間源信號 進行比對，實時給相應的差值，報告給中心系統。D.控制管理功能控制管理功能主要有兩方面的功能一方面各模塊的狀態實時報告給控制管理模 塊，同時根據設定的頻度報告給中心監控管理平臺或設備監控管理系統；另一方面完成分 發中心監控管理平臺或直接連接設備的監控管理系統所下達的指令。E.時間源檢測功能時間源檢測主要分為兩個方面一是對秒脈衝的收斂程度進行檢測，即測試 IPPS(秒脈衝信號)的抖動，這能反映出一個衛星時鐘的質量。另一方面是絕對誤差的測 試，即使用本裝置為標準時間源與被測時間源進行對比，主要檢測時鐘的精度與故障。F.時間源控制功能根據時間所設置的時間源優先級順序進行判斷與選擇輸出時間信號。G.高精度授時、守時功能本發明同步主時鐘採用先進的技術算法，配合創新的思維方式，使其授時的精 度更高，GPS授時精度優於100ns，北鬥雙向授時精度優於100ns，北鬥單向授時精度優於 200ns ο雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變 更或修改。因此，本發明的保護範圍由所附權利要求書限定。
權利要求
一種衛星同步主時鐘裝置，其特徵在於，其包括衛星時間源模塊、時間源控制模塊、中心控制模塊、顯控模塊、輸出模塊、時間源檢測模塊和擴展裝置模塊，衛星時間源模塊、時間源控制模塊、輸出模塊、擴展裝置模塊、時間源檢測模塊、顯控模塊與中心控制模塊之間通過母板總線連接，衛星時間源模塊、輸出模塊與時間源控制模塊通過母板總線連接。
全文摘要
本發明公開了一種衛星同步主時鐘裝置，其包括衛星時間源模塊、時間源控制模塊、中心控制模塊、顯控模塊、輸出模塊、時間源檢測模塊和擴展裝置模塊，衛星時間源模塊、時間源控制模塊、輸出模塊、擴展裝置模塊、時間源檢測模塊、顯控模塊與中心控制模塊之間通過母板總線連接，衛星時間源模塊、輸出模塊與時間源控制模塊通過母板總線連接。本發明通過獲取衛星標準時間信號，然後調整本地時鐘使時差控制在一定的精度範圍內，給外設提供標準時間源。另外，本發明還為電力系統的各級單位提供一套獨立、可靠和準確的時間統一、分配和控制系統。
文檔編號G01S5/02GK101881938SQ200910050839
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優先權日2009年5月8日
發明者張成平, 朱勇, 朱彥軍, 朱煒, 杜光耀, 焦通 申請人:上海漢鼎電力科技有限公司;北京國智恆電力管理科技有限公司