[发明专利]采样时钟同步的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于工业控制领域，尤其涉及一种实现采样时钟同步的方法及系统。

背景技术

在智能电网建设中，很多地方都对异地数据采集同步有相当高的要求，例如数字化变电站中的合并单元之间，广域向量测量系统中的PMU(Phasor Measurement Unit，相量测量单元)之间、不同变电站间的故障录波装置等。

目前一般实现采集装置间数据同步的方式有两种方法：一是多装置间采用相同的采样脉冲实现，同一采样脉冲通过硬件连接接入各采集装置中，使得各设备采样同步，如图1所示；另一种是通过统一时钟脉冲信号（例如GPS时钟、北斗时钟等），所有装置通过某种对时方式实现装置时钟的同步，然后通过实现采样脉冲信号与装置时钟脉冲信号同步的方式实现装置间采样时钟的同步，如图2所示。

前述的方法一中采用硬件连接的脉冲信号，不适于相互间距离较远的设备间进行数据采样同步，而且需要考虑硬件信号的驱动能力和抗干扰能力以支持多装置间的级联，一旦发生脉冲丢失，则可能无法自动修复。方法二中一般是通过在时钟脉冲信号（秒脉冲）到达时，调整采样脉冲发出的时刻，从而实现不同装置的采样脉冲重新同步，此时刻的采样脉冲与前一采样脉冲间的时间间隔实际上包括了采样脉冲时钟的累积误差。为了控制采样精度，因此，一般需要采用精度高的采样晶振，确保在两次调整采样脉冲时钟之间的积累误差较小，因此相对硬件要求和成本较高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种实现采样时钟同步的方法，旨在解决传统采样脉冲时钟的存在误差累积、对硬件要求和成本较高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种实现采样时钟同步的方法，包括以下步骤：

接收外部晶振提供的晶振脉冲信号并产生计数脉冲信号；

接收所述计数脉冲信号并计数，预设计数量N计数完毕后输出采样脉冲信号；

接收外部输入的时钟脉冲信号，统计时钟脉冲信号周期内以及所述时钟脉冲信号周期与采样脉冲信号周期之间的计数脉冲信号的误差量；

根据所述误差量改变所述预设计数量N。

上述实现采样时钟同步的方法通过引入外部稳定的时钟脉冲信号对晶振脉冲信号的固有误差、工作环境温度变化影响等方面所引起计数脉冲信号触发采样脉冲信号时所产生的误差进行调整，由于外部输入的时钟脉冲信号具有很高的精度，通过将时钟脉冲信号、计数脉冲信号、采样脉冲信号进行比较，统计时钟脉冲信号周期内和与采样脉冲信号周期之间的计数脉冲信号误差并进行调整，通过这种方案可以尽量减少晶振频率本身存在的误差以及消除累积误差对采样脉冲的影响，克服了采样脉冲时钟的存在误差累积、以及需要强的驱动能力和抗干扰能力弱点。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采样时钟同步的系统，包括：

分频器，接收外部晶振提供的晶振脉冲信号并产生计数脉冲信号；

与所述分频器连接的采样脉冲发生器，用于接收所述计数脉冲信号并计数，所述预设计数量N计数完毕后输出采样脉冲信号；

信号比较单元，分别与所述分频器和采样脉冲发生器连接，所述信号比较单元接收外部输入的时钟脉冲信号统计时钟脉冲信号周期内以及所述时钟脉冲信号周期与采样脉冲信号周期之间的计数脉冲信号的误差量；

采样脉冲调整单元，分别与所述信号比较单元和采样脉冲发生器连接，根据所述误差量改变所述预设计数量N。

上述采样时钟同步的系统通过实时动态检测晶振脉冲信号的频率，由于时间衰变或者温漂等影响当出现晶振频率与理论值误差较大的情况下，将采样脉冲信号与时钟脉冲信号进行同步消除累积误差的处理，及时消除晶振误差导致的采样脉冲信号偏移，实现了长时间连续采样时采样点数保持准确。可以直接调整采样脉冲信号的输出，使得在晶振频率误差较大的情况下也可以实现较精确的采样脉冲。

附图说明

图1是一传统的采样时钟同步的系统的模块框图；

图2是另一传统的采样时钟同步的系统的模块框图；

图3是本发明一实施例提供的采样时钟同步的方法流程图；

图4是本发明另一实施例提供的获取采样脉冲信号方法流程图；

图5是采样脉冲信号时和钟脉冲信号零时刻同步和不同步对比图；

图6是；本发明一实施例提供的根据误差量调整采样脉冲信号输出时刻的流程图；

图7是本发明一实施例提供的获取时钟周期内计数脉冲信号量的流程图；