多功能电力系统时间同步校验仪技术方案

技术编号:7749546 阅读:252 留言:0更新日期:2012-09-11 01:05
本实用新型专利技术公开一种多功能电力系统时间同步校验仪,涉及工业自动化时间同步校验技术领域。包括ARM模块、FPGA模块、卫星时间接收模块、铷原子钟模块、时间信号输入/输出模块、交流电压输入/输出模块、高速A/D模块、通信模块、MMI模块、供电模块;其中卫星时间接收模块、铷原子钟模块、时间信号输入/输出模块、交流电压输入/输出模块、高速A/D模块分别与与FPGA模块相连;通信模块、MMI模块、供电模块分别与ARM模块相连;FPGA模块通过并行总线与ARM模块连接。解决了电力系统二次设备及同步时钟装置提供的各种类型时间信号的准确度和稳定度校验问题。轻巧便携,适用于各种测试校验环境。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术属工业自动化时间同步校验
,尤其是应用在电力系统中二次设备的多功能时间同步校验仪器。
技术介绍
统一时钟对电力系统在实时监控、在线计算、事故分析、统计归档等方面的重要性是不言而喻的,随着北斗、GPS卫星时钟应用的深入,使得全网统一时钟成为可能,目前全国各电力公司正致力于此项工作。要想达到真正意义上的全网统一时钟,有两个重要环节必须严格控制一是提供时钟的设备例如GPS时钟装置,另一是应用时钟的设备,例如保护装置、故障录波装置、行波测距装置、向量测量装置等二次自动化设备。同步时钟装置提供的各种类型时钟信号的准确度和稳定度如何?各二次设备在时钟的使用过程中数据的时间标记有无偏差?例如事件顺序记录SOE等。目前电力系统的状况是二次设备种类繁多,有保护类设备、远动监控类、计量类、相量测量类、录波记录类、雷电测量类、电能质量类等,所需的时间信息和时间信号的接口类型也很多,需要设计一种涵盖现有电力系统所需的时间信息和时间信号的时间同步校验仪,同时轻巧便携、有备用电池、适用于各种现场测试、校验环境。现有的时间同步校验仪及类似产品,主要的不足在于只采用GPS时钟、接口类型有限、无交流电压(市电)的频率测量比对,无法做到用一台仪器完成对变电站、发电厂中各种二次设备的时间同步校验。需要一种符合电力系统需求的同步时间校验仪来解决这些问题。文献检索发现,与本技术最为接近的是中国专利申请号为200910051487. 5的题目为“便携式事件顺序记录及时间同步校验仪”的专利申请。其主要内容是利用GPS接收模块、中央处理器处理测试高速开关量输入通道时间分辨率以及通道响应时间;但是,本技术与其在技术目的、技术解决方案上是有所不同的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种符合电力系统需求,涵盖现有电力系统所需时间信息和时间信号及其各类接口通道与协议种类的便携式多功能时间同步校验仪。实现本技术上述目的所采用的技术方案是多功能电力系统时间同步校验仪,包括ARM模块I、FPGA模块2、卫星时间接收模块3、4、铷原子钟模块5、时间信号输入/输出模块、交流电压输入/输出模块13、高速A/D模块14、通信模块18、19、触摸屏、键盘模块20、供电模块15、16、17 ;所述卫星时间接收模块3、4包括北斗卫星接收模块4、GPS卫星接收模块3 ;所述时间信号输入/输出模块包括无源时间脉冲输入/输出模块6、有源时间脉冲输入/输出模块7、多模光纤输入/输出模块8、单模光纤输入/输出模块9、TTL信号输入/输出模块10、RS-485信号输入/输出模块11、交流B码输入/输出模块12 ;所述通信模块包括PTP/NTP/SNTP网络通信模块19、RS-232/422通信模块18 ;触摸屏、键盘模块20包括触摸屏模块、键盘模块;供电模块包括工作电源模块、电池模块、直流电压源模块。所述北斗卫星接收模块4、GPS卫星接收模块3、铷原子钟模块5、无源时间脉冲输A /输出模块6、有源时间脉冲输入/输出模块7、多模光纤输入/输出模块8、单模光纤输A /输出模块9、TTL信号输入/输出模块10、RS-485信号输入/输出模块11、交流B码输A /输出模块12、交流电压输入/输出模块13、高速A/D模块14均连接到FPGA模块2 ;所述PTP/NTP/SNTP网络通信模块19、RS-232/422通信模块18、触摸屏、键盘模块20均连接到ARM模块I ;所述FPGA模块2通过并行总线连接ARM模块I。所述FPGA模块2通过可编程数字逻辑电路实现GPS、北斗时间信息和时间信号处理模块201、铷原子钟驯服模块202、内部时钟基准模块203、多路时钟补偿输出模块204、高速A/D采样及存储模块205、输入/输出通道与协议关联选择模块206、频率信号模块207、PPS脉冲模块208、PPM脉冲模块209、PPH脉冲模块210、IRIG-B-DC模块211、IRIG-B-AC模块212、DCF77模块213、交流电压频率模块214的模块功能。所述输入/输出通道与协议关联选择模块206可根据被测试项目的设置自动地将输入/输出物理通道例如无源时间脉冲输入/输出模块6、有源时间脉冲输入/输出模块7、多模光纤输入/输出模块8、单模光纤输入/输出模块9、TTL信号输入/输出模块10、RS-485信号输入/输出模块11、交流B码输入/输出模块12、交流电压输入/输出模块13与信号协议如频率信号模块207、PPS脉冲模块208、PPM脉冲模块209、PPH脉冲模块210、IRIG-B-DC模块211、IRIG-B-AC模块212、DCF77模块213、交流电压频率模块214关联选择在一起。所述频率信号模块207、PPS脉冲模块208、PPM脉冲模块209、PPH脉冲模块210、IRIG-B-DC模块211、IRIG-B-AC模块212、DCF77模块213、交流电压频率模块214均包括各自的输入信号解析和输出信号生成两部分,以确保时间信号和时间信息在本技术中传递及时、延时固定。本技术多功能电力系统时间同步校验仪在其软件支持下可实现下列测试校验项目a)提供UTC标准时间;b)提供标准的 PPS、PPM、PPH、IRIG-B-DC、IRIG-B-AC、DCF77 等时间信号和时间信息;c)测试时钟设备的时间信号输出延时;d)测试时钟设备的时间信号传递延时;e)测试时钟设备时间补偿能力;f)测试时钟设备的守时精度;g)测试时钟设备的时间信号输出的稳定性;h)测试开关量采集精度;i)测试开关量采集去抖延时;j)测试自动化装置的对时结果;k)测试开出信号跳变时刻;I)测试脉冲信号的脉宽、周期和频率;m)测试不同信号、不同触发的时差;n)测试信号的频差;0)测试220V交流电压频率;与现有技术比较,有显著的优点与积极效果。附图说明图I为本技术所述的多功能电力系统时间同步校验仪系统结构框图示意图。图2为本 技术的所述的FPGA可编程数字逻辑电路框图示意图。图3为本技术所述的校验仪工作过程实施例示意图。具体实施方式结合附图与实施例对本技术做进一步的说明。参见图I、图2、图3,从图I可知多功能电力系统时间同步校验仪,包括ARM模块I、FPGA模块2、卫星时间接收模块3、4、铷原子钟模块5、时间信号输入/输出模块、交流电压输入/输出模块13、高速A/D模块14、通信模块18、19、触摸屏、键盘模块20、供电模块15、16、17。其中ARM模块I采用的是TI AM3517 Cortex_A8芯片;FPGA模块2采用的是XilinxXC3S1400AN芯片,铷原子钟模块5采用的是Symmetricom SA. 33m。SA. 33M是小型化的铷振荡器,它们的大小和针脚设计与sy_etricom公司的一些恒温晶振一致,以便于替代恒温晶振。具有原子振荡器的性能,体积小,功耗低的优点。信号输出10 MHz方波信号,3. 3V ACMOS电平,VKO. 5V,Vh>2. 7V15pf负载,上升/下降时间<10ns,占空比50%± 10%;所述高速A/D模块14本实施例采用的是Analog DevicesAD9288 型号。卫星时间接收模块3、4包本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能电カ系统时间同步校验仪,其特征在于,包括ARM模块(I)、FPGA模块(2)、卫星时间接收模块(3、4)、铷原子钟模块(5)、时间信号输入/输出模块、交流电压输入/输出模块(13 )、高速A/D模块(14 )、通信模块(18、19 )、触摸屏、键盘模块(20 )、供电模块(15、16、17);所述卫星时间接收模块(3、4)包括北斗卫星接收模块(4)、GPS卫星接收模块(3);所述时间信号输入/输出模块包括无源时间脉冲输入/输出模块(6)、有源时间脉冲输入/输出模块(7)、多模光纤输入/输出模块(8)、单模光纤输入/输出模块(9)、TTL信号输入/输出模块(10)、RS-485信号输入/输出模块(11)、交流B码输入/输出模块(12);所述通信模块包括PTP/NTP/SNTP网络通信模块(19)、RS-232/422通信模块(18);触摸屏、键盘模块(20)包括触摸屏模块、键盘模块;供电模块包括工作电源模块(15)、电池模块(16)、直流电压源模块(17); 所述北斗卫星接收模块(4)、GPS卫星接收模块(3)、铷原子钟模(5)、无源时间脉冲输入/输出模块(6)、有源时间脉冲输入/输出模块(7)、多模光纤输入/输出模块(8)、单模光纤输入/输出模块(9)、TTL信号输入/输出模块(10)、RS-485信号输入/输出模块(11)、交流B码输入/输出模块(12 )、交流电压输入/输出模块(13 )、高速A/D模块(14 )均连接到FPGA模块(2);所述PTP/NTP/SNTP网络通信模块(19)、RS-232/422通信模块(18)、触摸屏、键盘模块(20)均连接到ARM模块(I);所述FPGA模块(2)通过并行总线连接到A...

【专利技术属性】
技术研发人员:苟骁毅杨嘉湜肖岚路轶温丽丽刘晓川许振山李乐
申请(专利权)人:四川省电力公司通信自动化中心
类型:实用新型
国别省市:

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