一种基于FPGA的同步时钟管理模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的同步时钟管理模块，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术包括B码解析子模块、自同步RTC子模块、自同步采样脉冲输出子模块和接口管理子模块，各子模块集成在一块FPGA中且B码解析子模块、自同步RTC子模块及自同步采样脉冲输出子模块均能够独立使能。本发明专利技术集B码解析子模块、自同步RTC子模块、自同步采样脉冲输出子模块于一体，三大模块可分别使能，能够为电力系统继电保护及安全自动装置的同步时钟管理提供完整解决方案，灵活适用于多种系统实现方式，降低装置CPU处理时钟管理的计算开销，降低软件复杂度，提高装置整体可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的同步时钟管理模块
本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说本专利技术涉及一种基于FPGA的同步时钟管理模块。
技术介绍
时钟管理是电网安全自动装置的重要功能，主要包含以下几个方面：1)基于GPS的对时管理，涉及外接B码信号解析、质量分析和异常监测；2)装置带电情况下，自身的RTC守时功能，时间分辨率高于1ms；3)装置硬件系统需生成电气量采样所用的触发脉冲，当装置由分布式布置的多采样模件组成时，各采样模件之间需进行同步守时和同步采样，各模件间同步触发脉冲绝对时间偏差小于10us；目前为实现上述三大功能，业界多采用组合式实现方法：1)采用专用B码解析设备或集成到装置内部的FPGA模块解析外接的B码信号，为装置提供时间信息(包括：年、月、日、时、分、秒)和同步脉冲(秒脉冲、分脉冲)；2)为实现装置带电情况下，分辨率高于1ms的RTC守时功能，采用专用的外接高精度RTC芯片，或者通过CPU高频定时中断通过软件方式实现RTC功能；3)单体装置(如合并单元)基于GPS的同步采样脉冲由定制的FPGA倍频模块或者CPU内部定时器配合软件实现，一般都需软件标识同步采样脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的同步时钟管理模块，包括B码解析子模块、自同步RTC子模块、自同步采样脉冲输出子模块和接口管理子模块，各子模块集成在一块FPGA中且B码解析子模块、自同步RTC子模块及自同步采样脉冲输出子模块均能够独立使能，其特征在于：所述B码解析子模块，用于解析B码码元，若码元无效则设置状态信息无效位，若码元有效则解析时间信息以及相关的时间质量、闰秒预告及时间合法性信息，根据码元特征检测B码Pr码元，作为秒脉冲PPS输出参考点；时间信息及秒脉冲PPS信号送给自同步RTC子模块和自同步采样脉冲输出子模块作为自同步依据；所述自同步RTC子模块，用于在根据B码解析子模块的状态信息判断时间信息有效时...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的同步时钟管理模块，包括B码解析子模块、自同步RTC子模块、自同步采样脉冲输出子模块和接口管理子模块，各子模块集成在一块FPGA中且B码解析子模块、自同步RTC子模块及自同步采样脉冲输出子模块均能够独立使能，其特征在于：所述B码解析子模块，用于解析B码码元，若码元无效则设置状态信息无效位，若码元有效则解析时间信息以及相关的时间质量、闰秒预告及时间合法性信息，根据码元特征检测B码Pr码元，作为秒脉冲PPS输出参考点；时间信息及秒脉冲PPS信号送给自同步RTC子模块和自同步采样脉冲输出子模块作为自同步依据；所述自同步RTC子模块，用于在根据B码解析子模块的状态信息判断时间信息有效时，在PPS上升沿更新本子模块中的时间和日历信息，同时清空本子模块中的亚秒计数器，保持本子模块与PPS的同步；若B码解析子模块关闭，则依靠本地时钟守时；所述自同步采样脉冲输出子模块，用于根据外部设定的采样频率，计算得到内部计数器上限清零阈值，采用本地晶振的输出作为计数时钟源，通过秒脉冲PPS信号修正本地时钟走时误差，把误差均摊到若干个输出周期，输出采样脉冲；若B码解析子模块关闭，则在本地时钟状态工作；所述接口管理子模块，用于向同步时钟管理模块外部提供接口，使能各子模块，读取各子模块的相应状态或信息，设置各子模块的功能。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的同步时钟管理模块，其特征在于，所述B码解析子模块最终输出时间信息为真实时间TR，TR与该子模块解析时间TB的关系为TR＝TB+1s，其中1s代表一秒。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的同步时钟管理模块，其特征在于，所述B码解析子模块结合闰秒预告位处理时间进位问题，在下一个秒脉冲PPS到来时，输出修正后的时间信息。4.根据权利要求1～3任一所述的基于FPGA的同步时钟管理模块，其特征在于，所述B码解析子模块，包括时钟分频单元、码元识别单元、时间信息解读单元、秒脉冲生成单元、时间信息输出单元和状态信息输出单元，其中：所述时钟分频单元，用于将外部时钟分频，并提供给本子模块其它单元；所述码元识别单元，用于解析B码码元，若码元无效则设置时间状态信息中的码元状态位无效，重新进行码元检测；若码元有效，则交由时间信息解读单元解析时间信息；所述时间信息解读单元，用于根据码元流的校验位、时间日期的合法性条件判断时间信息的有效性，依据判断结果设置时间状态信息，所述时间状态信息包含B码是否有效、校验信息、时间质量、闰秒预告；所述时间信息输出单元和状态信息输出单元，分别用于输出时间信息和时间状态信息，提供给其它子模块使用；所述秒脉冲生成单元，用于根据码元特征，检测B码Pr码元，作为秒脉冲PPS输出参考点，在B码信号有效时，产生PPS信...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜云松，朱传宏，范腾，徐军，郭勋，任建锋，徐海波，王计林，陶翔，李明应，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32