[发明专利]一种应用于智能电网的嵌入式系统校时系统及其方法

说明书

一种应用于智能电网的嵌入式系统校时系统，包括：全球定位系统GPS模块、数字信号处理器DSP模块、现场可编程门阵列FPGA模块、嵌入式Linux系统CPU PowerPC、系统时间存储模块、电源模块；本发明能够提供ns级高精度时间校准，实现了嵌入式系统精准校时的同时，实现DSP芯片和嵌入式系统间时间同步。

技术领域

本发明属于智能电网领域，具体涉及一种应用于智能电网的嵌入式系统校时系统及其方法。

背景技术

随着智能电网的快速发展，电力系统对变电站内各控制保护装置时间同步监测精度提出了更高的要求。作为电力系统柔性交流输电FACTS装置，其控制保护装置通常配置DSP(数字信号处理器)和FPGA(在线可编程门阵列)以及嵌入式CPU处理器。DSP和FPGA完成控制保护算法以及各装置及板卡通信和数据传输，DSP的时间系统通常使用GPS Irig-B码(简称“B码”)校时，用于维护SOE事件时间信息。嵌入式CPU运行应用软件(含协议栈)、实现以太网通信、LCD显示等功能。

嵌入式CPU Linux操作系统，其校时方式一般以以太网为介质，校时协议使用NTP(Network Time Protocol)、IEEE1588等多种协议。SNTP校时精度为数ms到数百ms，精度较差；IEEE1588精度较高，可到ns级，但需要硬件支持，实现较为复杂。根据DL/T1100.1-2009电力系统时间同步系统第一部分技术规范要求，厂站内部时间同步监测精度不大于3ms。当嵌入式Linux系统为非实时操作系统，采用NTP等校时方法时，校时精度较差，同时由于运行Linux，时间片为1ms～10ms，执行时间同步操作时有较大时间差(数ms以上)，无法满足时间同步精度要求。

鉴于以上问题，需要提出一种精准的实时时间同步方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于智能电网的嵌入式系统校时系统，应用于柔性交流输电FACTS产品控保装置通信管理板，所述校时系统包括：全球定位系统GPS模块、数字信号处理器DSP模块、现场可编程门阵列FPGA模块、嵌入式Linux系统CPUPowerPC、系统时间存储模块、电源模块；所述GPS模块、所述DSP模块、所述FPGA模块、所述PowerPC通过串行通信接口依次连接；所述GPS模块和所述DSP模块通过串行通信总线相连；

所述DSP模块，包括串行通信模块、以及总线控制寄存器、中断寄存器等寄存器保证DSP的正常运转，所述串行通信模块，集成多个串行通信协议的功能，可根据配置实现多个串行通信协议之一的通信模式，所述串行通信模块包含端口控制模块；

所述FPGA模块，包括具有两个独立端口的双口RAM模块、FPGA和FPGA配置芯片，所述双口RAM模块用于通过两路通道实现独立的读写功能，其中一路通道用于DSP读写，另一路通道用于PowerPC读写，所述FPGA配置芯片用来存贮FPGA的信息，所述FPGA对所述双口RAM模块进行读写控制及地址译码处理；

所述电源模块与各模块以及PowerPC连接，提供整个系统工作所需的电压。

还提供了一种应用于智能电网的嵌入式系统校时方法，应用于上述校时系统，所述校时方法包括：

步骤1，校时系统设备加电开机后，校时系统自动把DSP模块和FPGA模块的程序加载到相应的控制芯片中，使模块完成初始化；

步骤2，FPGA模块对所述DSP模块对应管脚进行配置，同时将所述DSP模块的输出时钟作为本地的全局时钟；

步骤3，GPS模块向所述DSP模块发送信号，串行通信模块对信号进行类型判断；

步骤4，当判断所述通信信号为IRIG-B校时信号时，所述串行通信模块基于所述IRIG-B校时信号从多个串行通信协议中选择适用的串行通信协议以通过串行通信总线进行通信；