電力系統(tǒng)GPS同步時(shí)鐘

發(fā)布時(shí)間：2015-11-24 來源：

1電力系統(tǒng)同步時(shí)鐘和GPS系統(tǒng)隨著人們對(duì)電力供給質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)電力測(cè)量和電力控制的實(shí)時(shí)性和時(shí)間準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS為衛(wèi)星導(dǎo)航、定位和校System）信號(hào)接收機(jī)捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)時(shí)地計(jì)算出接收機(jī)所在的三維位置、速度和時(shí)間。隨著GPS接收裝置成本的下降，它成為f電力系統(tǒng)校時(shí)應(yīng)用的。

2GPS同步時(shí)鐘的工作原理GPS同步時(shí)鐘的硬件框圖如所示。

時(shí)間信息的獲取依賴于GPSOEM板。對(duì)于電力系統(tǒng)的一般應(yīng)用而言，市面上有許多型號(hào)的GPSOEM板可以選擇，本裝置采用了加拿大MARCONI公司的SuperStarOEM板。這種OEM板是專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可輸出秒脈沖，并可以按照用戶的需求定制各種輸出信息方式。這樣開發(fā)者可以將精力更多的集中在應(yīng)用上。

SupeiStarOEM板的輸出接口為2*10腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器，開發(fā)者可以用這些引腳對(duì)接收板加以控制和應(yīng)用。其中包括了主電源、備用電源、天線電源、兩個(gè)用于數(shù)據(jù)格式設(shè)置和GPS數(shù)據(jù)輸出的標(biāo)準(zhǔn)232串口以及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的秒脈沖輸出。

當(dāng)按照其技術(shù)手冊(cè)上的定義方式設(shè)置好數(shù)據(jù)輸出格式，并捕捉到4顆衛(wèi)星后，就會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的秒脈沖輸出，同時(shí)串口也按照預(yù)設(shè)方式輸出時(shí)間、經(jīng)緯度，以及自身工作情況的信息（取決于用戶的設(shè)置）。

數(shù)據(jù)幀的個(gè)字節(jié)始終是，接著是6個(gè)字符以表明數(shù)據(jù)類型，接著是數(shù)據(jù)內(nèi)容，例如：表示輸出數(shù)據(jù)為時(shí)間，當(dāng)前時(shí)間為2002年1月12日22時(shí)45分12秒45毫秒。要注意這是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，和北京時(shí)間相差了8h.收一種與80C31兼容的高速單片機(jī)。在本應(yīng)用中，它的大優(yōu)點(diǎn)是片內(nèi)集成的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)異步串口，這樣可以使用戶不必再外擴(kuò)UART，從而使電路板的復(fù)雜度降低，集成度提高，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。本裝置采用了一個(gè)串口對(duì)OEM板設(shè)置和讀取數(shù)據(jù)，另一個(gè)向系統(tǒng)的其他裝置輸出數(shù)據(jù)格式。

OEM板的串口信息輸出到MCU的串口0中，MCU將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為電力系統(tǒng)規(guī)約所要求的數(shù)據(jù)格式后經(jīng)由RS-232或RS-485輸出。考慮到現(xiàn)場(chǎng)總線在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的日益廣泛，裝置還帶有CAN總線接口，可應(yīng)用于基于CAN總線通信方式的變電站系統(tǒng)中。

3同步時(shí)鐘的應(yīng)用將該同步時(shí)鐘配置在ZHD型微機(jī)監(jiān)控保護(hù)裝置中，成功地利用秒脈沖實(shí)現(xiàn)SOE事件時(shí)間記錄、CAN總線校時(shí)和分脈沖校時(shí)3大功能。

3.1同步校時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)GPS同步時(shí)鐘一方面將脈沖輸出引導(dǎo)到保護(hù)測(cè)口中，另一方面，同步時(shí)鐘、保護(hù)測(cè)控單元以及通信管理機(jī)一起掛在CAN總線上。

保護(hù)測(cè)控單元內(nèi)部有實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，同步時(shí)鐘的校時(shí)功能有兩種實(shí)現(xiàn)方法。

3.1.1硬件校時(shí)在整分時(shí)刻，由分脈沖將時(shí)間計(jì)數(shù)單元的秒位，毫秒位清零，同時(shí)判斷處理分位是否要加1.這種校時(shí)方式的精度與GPS秒脈沖相同，誤差在ns級(jí)。

3.1.2軟件校時(shí)同步時(shí)鐘可以在任何時(shí)刻經(jīng)由CAN總線廣播方式發(fā)布時(shí)間報(bào)文信息。這種方式的校時(shí)只可以校到分位，否則不可預(yù)測(cè)的廣播延時(shí)會(huì)造成一定的對(duì)時(shí)誤差。

綜合運(yùn)用以上兩種方式，可以達(dá)到既靈活又準(zhǔn)確的校時(shí)效果。

3.2S0E時(shí)間記錄功能的實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘另外的一個(gè)應(yīng)用就是可以提高S0E的時(shí)間記錄精度。測(cè)控保護(hù)裝置內(nèi)部的常規(guī)實(shí)時(shí)芯片的小計(jì)時(shí)單位是秒，而本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器構(gòu)成更小的計(jì)時(shí)單位，當(dāng)S0E事件產(chǎn)生時(shí)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)單元開始計(jì)數(shù)，并記下計(jì)數(shù)器的溢出次數(shù)，當(dāng)保護(hù)監(jiān)控裝置接收到來自同步時(shí)鐘的秒脈沖時(shí)，停止計(jì)數(shù)。這樣，毫秒乃至微秒一級(jí)小計(jì)時(shí)單位可以獲得，但計(jì)數(shù)器必須達(dá)到相應(yīng)的精度。