[实用新型]多时源寻优时间同步装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种时间同步装置，具体涉及一种主要应用于电力系统及其自动化技术领域的多时源寻优时间同步装置。

背景技术

在电力系统运行过程中，电网的运行状态瞬息万变，为保证电网安全和经济运行，各种以计算机技术和通信技术为基础的自动化装置被广泛应用，如调度自动化系统、故障录波装置、微机继电保护装置、事件顺序记录装置、变电站计算机监控系统、电能量计费系统、火电厂机组自动控制系统、雷电定位系统等，这些系统的正常运行都需要统一的时间基准支持。

全球定位系统GPS作为世界上使用范围最广的授时系统，在电力时间同步系统得到广泛应用。由于GPS系统由美国军方控制，而美国军方并不保证服务质量等等原因，以GPS为标准的时间同步系统存在着计较大的安全隐患。随着我国北斗导航定位系统的建设，彻底改变了GPS作为时间同步系统唯一时钟源的局面，目前高等级变电站普遍采用GPS和北斗系统双时钟源的时间同步系统，在这样的双时源的系统中就要解决时源的选择性问题，目前通常的解决方案是比较两个时源的锁定情况，若一个锁定，一个失锁，则系统按锁定的时源运行；若两个时源都失锁，则系统守时运行；两个时源都锁定，则按默认的一个时源运行。

不管是GPS系统还是北斗系统，其地面接收机由于受星历误差、电离层误差、对流层误差、多径误差、接收机误差、跟踪卫星数过少等因素的影响，其直接输出的时间信号都含有一个呈正态分布的随机误差。以一个秒脉冲标准差为0.1μs的GPS接收机为例，其输出的秒脉冲信号在小时级的观察里也会观察到接近0.4μs的粗大误差，在卫星实验跳变的情况下，有试验更记录到10ms量级的时间跳变。在电力系统自动化领域，希望时间装置能提供时间精度优于1μs，数字化变电站要保证1小时内守时误差小于1μs，显然，直接使用全球定位系统地面接收机输出的时间信号难以满足要求。

随着数字化变电站的普及，数字化变电站对电力时间同步系统提出了新的更高要求。在数字化变电站中，合并单元提供的高精度的采样值是全站各项功能正常运行的保障，电子式互感器的采样同步精度是影响采样值精度的关键因素。为实现全站内不同合并单元采样脉冲的同步，数字化变电站中的合并单元普遍采用将采样脉冲与时间同步系统秒脉冲同步的技术方案，利用时间同步系统的秒脉冲保证合并单元采样的同步性。这样的系统对时间同步系统提出了新的更高的技术要求：由于合并单元采样脉冲同步于时间同步系统的秒脉冲，秒脉冲间隔的波动就会对合并单元采样脉冲的产生造成影响，特别是在时间同步系统由守时状态转入同步状态时，传统的时间同步系统对守时造成的误差一次性补偿完成，造成秒脉冲时间间隔的波动，对合并单元的稳定运行造成不利影响。

目前主流的电力时间同步系统，普遍采用以单片机＋FPGA为核心的结构，通过对时源信号的分析计算，重建本地的时钟并输出对时信号，该过程对单片机有强烈的依赖性，当单片机复位或狗咬时，就会暂时停止时间信号的输出，影响时间同步系统运行的稳定性。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种多时源寻优时间同步装置，综合成本较低，算法适应性强，支持多路时钟源互备寻优，支持多种时差补偿策略，能实现高精度的守时，并且时间信号输出稳定可靠。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

多时源寻优时间同步装置，其特征在于：该装置包括高稳晶振、单片机和多路选择器；还包括至少两个结构相同的单元，每个单元包括全球定位系统地面接收机、计数器、比较器和寄存器，每个单元中全球定位系统地面接收机的秒脉冲输出端与计数器的事件触发输入端连接，计数器的计数值输出端连接该单元中的比较器的输入端；高稳晶振的时钟输出端与每个单元内的计数器的时钟输入端之间直接连接或者通过锁相倍频器连接；每个单元中比较器的脉冲输出端分别接入多路选择器的一个输入端；每个单元中的计数器、比较器和寄存器分别与单片机相连接；单片机的输出端还与多路选择器的控制端相连接。

优选地，每个单元还包括状态机和加法器；状态机的输入端连接在比较器的输出端，比较器用于启动状态机的状态循环；状态机的一个输出端与加法器的控制端相连接用于启动加法器的运行；状态机的另一个输出端与比较器的写入控制端相连接；加法器的两个输入端分别与比较器和寄存器的输出端口连接，加法器用于将比较器的内置数值与寄存器数值相加；加法器的输出端口与比较器的数据输入端口连接；状态机的另一个输出端与比较器的写入控制端连接，用来控制将加法器的输出写入比较器。

本实用新型的积极效果在于：