电力系统GPS同步时钟

发布时间：2015-11-24 来源：

1电力系统同步时钟和GPS系统随着人们对电力供给质量要求的不断提高，对电力测量和电力控制的实时性和时间准确性也提出了更高的要求。

全球卫星定位系统GPS为卫星导航、定位和校System）信号接收机捕获到卫星信号，实时地计算出接收机所在的三维位置、速度和时间。随着GPS接收装置成本的下降，它成为f电力系统校时应用的。

2GPS同步时钟的工作原理GPS同步时钟的硬件框图如所示。

时间信息的获取依赖于GPSOEM板。对于电力系统的一般应用而言，市面上有许多型号的GPSOEM板可以选择，本装置采用了加拿大MARCONI公司的SuperStarOEM板。这种OEM板是专为嵌入式系统设计，可输出秒脉冲，并可以按照用户的需求定制各种输出信息方式。这样开发者可以将精力更多的集中在应用上。

SupeiStarOEM板的输出接口为2*10脚的标准连接器，开发者可以用这些引脚对接收板加以控制和应用。其中包括了主电源、备用电源、天线电源、两个用于数据格式设置和GPS数据输出的标准232串口以及标准时的秒脉冲输出。

当按照其技术手册上的定义方式设置好数据输出格式，并捕捉到4颗卫星后，就会有标准时的秒脉冲输出，同时串口也按照预设方式输出时间、经纬度，以及自身工作情况的信息（取决于用户的设置）。

数据帧的个字节始终是，接着是6个字符以表明数据类型，接着是数据内容，例如：表示输出数据为时间，当前时间为2002年1月12日22时45分12秒45毫秒。要注意这是国际标准时间，和北京时间相差了8h.收一种与80C31兼容的高速单片机。在本应用中，它的大优点是片内集成的2个标准异步串口，这样可以使用户不必再外扩UART，从而使电路板的复杂度降低，集成度提高，提高了整个系统的可靠性。本装置采用了一个串口对OEM板设置和读取数据，另一个向系统的其他装置输出数据格式。

OEM板的串口信息输出到MCU的串口0中，MCU将数据格式转换为电力系统规约所要求的数据格式后经由RS-232或RS-485输出。考虑到现场总线在电力系统中应用的日益广泛，装置还带有CAN总线接口，可应用于基于CAN总线通信方式的变电站系统中。

3同步时钟的应用将该同步时钟配置在ZHD型微机监控保护装置中，成功地利用秒脉冲实现SOE事件时间记录、CAN总线校时和分脉冲校时3大功能。

3.1同步校时功能的实现GPS同步时钟一方面将脉冲输出引导到保护测口中，另一方面，同步时钟、保护测控单元以及通信管理机一起挂在CAN总线上。

保护测控单元内部有实时时钟芯片计时，同步时钟的校时功能有两种实现方法。

3.1.1硬件校时在整分时刻，由分脉冲将时间计数单元的秒位，毫秒位清零，同时判断处理分位是否要加1.这种校时方式的精度与GPS秒脉冲相同，误差在ns级。

3.1.2软件校时同步时钟可以在任何时刻经由CAN总线广播方式发布时间报文信息。这种方式的校时只可以校到分位，否则不可预测的广播延时会造成一定的对时误差。

综合运用以上两种方式，可以达到既灵活又准确的校时效果。

3.2S0E时间记录功能的实现同步时钟另外的一个应用就是可以提高S0E的时间记录精度。测控保护装置内部的常规实时芯片的小计时单位是秒，而本系统采用单片机内部的计数器构成更小的计时单位，当S0E事件产生时，启动计数单元开始计数，并记下计数器的溢出次数，当保护监控装置接收到来自同步时钟的秒脉冲时，停止计数。这样，毫秒乃至微秒一级小计时单位可以获得，但计数器必须达到相应的精度。