[发明专利]面向电力系统同步相量测量的时钟同步装置

说明书

                            技术领域

本发明涉及一种时钟同步装置，具体来讲，涉及一种使电力系统同步相量测量网络中各个测量节点时钟同步的装置。

                            背景技术

现代电力系统中，同步相量测量系统用于提供具有全局同步时间印章的相量信息，为电力系统的动态状态估计、在线稳态分析提供数据。因此，该系统对确保电力系统的安全、稳定运行有着重要的意义。而作为同步相量测量系统的一个重要组成部分，时钟同步装置或者模块为其提供稳定的、高精度的时钟同步信号，以保证相量测量满足一定的精度要求。

目前在电力系统同步相量测量网络中，时钟同步方式主要有两种---广播式时钟同步和全网内采用高精度GPS授时模块式时钟同步。

广播式时钟同步在国内外变电站自动化系统中使用普遍，但由于传播过程中的延时误差，采用广播式时钟同步方式的校时精度很难得到保证，从而也限制了电力系统中全网同步相量测量的应用。近年来，随着GPS技术的发展和普及，采用全网内的高精度GPS授时模块式的时钟同步方法在电力系统同步相量测量中得到了快速地发展。全网内采用高精度GPS授时模块式时钟同步方法即是在每个相量测量节点都需要安装一个GPS高精度授时模块，从而实现所有测量节点的时钟同步。这种方法对GPS高精度授时模块的依赖性太大，而且GPS高精度授时模块价格较贵，当相量测量网络中的测量节点过多的话，整个时钟同步系统将大大增加整个相量测量系统的成本，不适合普遍推广。

近年来，随着IEEE1588协议的发展，采用IEEE1588协议实现高精度时钟同步的方法渐渐成为时钟同步领域中的研究热点。目前，IEEE1588协议普遍是由软件实现或是软件和硬件结合的方法实现，这样实现起来相对简单、经济，但是，其不足之处也是显而易见的：时钟同步精度不高，不能实现广域的高精度时钟同步等。

                            发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种经济的、高精度的、面向电力系统同步相量测量的时钟同步装置。

为实现上述发明目的，本发明的面向电力系统同步相量测量的时钟同步装置包括一天线和GPS时间接收模块，以及多个同步相量测量节点的本地时钟同步模块；

所述的本地时钟同步模块通过网络协议连接组成同步授时网络；

所述的天线和GPS时间接收模块接所述的本地时钟同步模块中的一个模块，该模块作为同步授时网络的主模块，其余本地时钟同步模块作为同步授时网络的从模块；

天线和GPS时间接收模块接收到GPS卫星发射的含有时间信息的信号，输入到同步授时网络的本地时钟同步模块中的主模块，解析出时间信息，根据解析出的时间信息，对主模块中的本地实时时钟重新设定，从而完成作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块的授时；

作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块将其获得的时间信息通过网络协议，发送到作为同步授时网络从模块的本地时钟同步模块中，对从模块中的本地实时时钟重新设定，从而完成作为同步授时网络从模块的本地时钟同步模块的授时。

作为本发明的一种实施方式，所述的作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块中还包括有一时间解析延时计时器；

所述的GPS时间接收模块接收到时间信息信号时，发出一脉冲，输出到时间解析延时计时器，使其清零，并重新开始计时；

所述的作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块解析出的时间信息与时间解析延时计时器的计时相加后，对该模块中的本地实时时钟重新设定，从而完成作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块的授时。

作为本发明的一种实施方式，所述的本地时钟同步模块还包括控制逻辑模块、IEEE 1588模块和实现TCP/IP协议数据链路层、网络层和传输层的TCP/IP协议栈硬件实现模块以及实现TCP/IP协议物理层的物理接口收发器PHY模块，用以实现连接组成同步授时网络；

作为同步授时网络主模块的本地时钟同步模块中的控制逻辑模块向IEEE1588模块发送一个同步开始信号，IEEE1588模块接收到同步开始信号后生成同步报文，并将该报文交由TCP/IP协议栈硬件实现模块发送，当该报文的第一个数据位被发送给PHY模块时，TCP/IP协议栈硬件实现模块对控制逻辑模块产生一个中断信号，控制逻辑模块接收到该中断信号记录住本地时钟所指示的时间Tm1；IEEE1588模块通过TCP/IP协议栈硬件实现模块发送含有所记录本地时钟时间Tm1的跟随报文；