晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现

GPS接收机输出的秒脉冲信号存在较大的随机误差，但不存在累计误差。晶振时钟信号的随机误差较小，但存在较大的累计误差。文中根据GPS时钟信号与晶振时钟信号精度互补的特点，建立了晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型，估计出GPS时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差；对晶振时钟进行实时修正，产生高精度时钟，并预测了修正后的时钟精度。高精度时钟发生装置已成功地应用于电力系统暂态变化过程的异地同步记录。     

基于GPS的电力系统高精度同步时钟

当前电力系统已提出了不少基于高精度时钟的测量与控制技术,但是由于时钟信号的误差过大或稳定性差,这些技术很难在一些对时钟精度和稳定性要求高且关系电力系统经济与稳定运行的重要领域(如电力系统继电保护等领域)中得到实际应用。根据晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型,估计GPS时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差,并对晶振时钟进行实时修正,产生基于CPLD的高精度时钟。     

基于数字锁相原理的GPS高精度同步时钟产生新方法

在分析时钟误差的基础上,根据全球定位系统(GPS)秒时钟无累计误差和晶振秒时钟无随机误差的特点,提出了一种利用GPS秒时钟同步晶振秒时钟实现高精度时钟的新方法.该方法根据数字锁相原理,通过测量GPS秒时钟与晶振秒时钟间的相位差来控制晶振秒时钟的分频系数,实时消除晶振秒时钟的累计误差,从而产生高精度秒时钟.实验结果表明,在GPS正常工作时能够保证其精度稳定在20 ns;GPS信号失效1 h的情况下,秒时钟精度仍能稳定在100 ns.根据此方法研制了具有较高性价比的高精度时钟发生装置,成功应用于行波定位系统中.     

基于GPS实现电力系统高精度同步时钟

根据全球定位系统(global positioning system,GPS)秒时钟的随机误差和高精度晶振的累计误差互补的特点,利用数字锁相原理,通过测量GPS秒时钟与晶振秒时钟间的相位差来控制晶振秒时钟的分频系数,实时消除晶振秒时钟的累计误差,从而产生高精度秒时钟,并利用复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)设计了高精度同步时钟系统。GPS信号接收正常时,CPLD根据数字锁相原理产生高精度同步时钟;GPS信号接收不正常时,CPU调取存储的分频系数控制CPLD产生高精度时钟。仿真分析和实验结果表明该时钟系统具有很高的时间准确度和稳定性。     

基于高精度晶振同步北斗1pps的同步相量测量装置时钟源

从北斗卫星信号覆盖范围、卫星授时精度、可扩展的用户容限等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统同步相量测量装置的可行性.北斗授时接收机输出的北斗1 pps(one pulse per second)信号存在较大的随机误差,但不存在累计误差;高精度晶振时钟信号不存在随机误差,在较短时间内累计误差也很小.根据两者误差的特点...     

基于高精度晶振的GPS秒时钟误差在线修正方法

当前电力系统已提出了不少基于全球定位系统（GPS）的高精度时钟的测量与控制技术,但是由于时钟信号的误差过大或稳定性差,这些时钟技术很难满足高可靠性同步控制领域的要求。在分析GPS秒时钟误差的基础上,结合高精度晶振无随机误差和GPS秒时钟无累计误差的特点,通过对秒脉冲间的计数值进行动态平均和秒脉冲的误差估计,提出了利用高精度晶振在线修正GPS秒时钟误差产生高精度时钟的方法。根据此方法研制了具有较高性价比的高精度时钟发生装置,并成功地应用于行波定位系统中。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大。为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟。所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大.为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟.所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求.     

GPS时钟在线监测与修正方法

受干扰、卫星失锁等因素的影响，全球定位系统（GPS）时钟难以满足高可靠性同步控制领域的要求，文中根据高精度晶振与GPS时钟精度互补的特点，采用高精度晶振对GPS时钟进行监测，建立了最小二乘估计模型，估计出GPS时钟的方差及晶振的累计误差，给出了GPS时钟误差的在线修正方法，研制出了具有较高性能价格比的高精度时钟发生装置，并成功地应用于电力系统继电保护与控制。     

高精度GPS同步时钟的研究与实现

根据全球定位系统(GPS)时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振信号实现高精度时钟的新方法。该方法利用GPS秒脉冲精确测量晶振时钟实际频率,对晶振信号误差进行在线修正,并用IRIG-B码校正绝对时标,在GPS正常工作时能够保证其精度稳定在0.1μs,且不受GPS信号短时失效的影响。采用现场可编程门阵列(FPGA)对其进行硬件实现并应用于电力系统的相角测量,在保证系统测量精度时,GPS信号失效情况下的稳定工作时间长达6h。     

基于全数字锁相环的电力系统高精度同步时钟

提出了一种基于全数字锁相环的电力系统高精度同步时钟实现方法。该方法基于卫星时钟与晶振时钟授时误差互补的特点,在卫星时钟工作正常时,利用全数字锁相环使晶振时钟跟踪卫星时钟秒脉冲的相位波动,实时消除晶振时钟的累积误差;当卫星时钟失效时,利用失效前记录的历史分频数据辨识优化分频控制参数,预测修正晶振时钟的累积误差。仿真实验结果表明,该方法实现的同步时钟具有随机误差小且累积误差小的优点,在卫星时钟失效一段时间内仍可保持较高的授时精度,可为电力系统提供精确时间同步信号。     

基于偏最小二乘回归的高精度同步时钟

为提高同步时钟的稳定性与精确度,提出了一种基于偏最小二乘回归(PLSR)的高精度同步时钟产生方法。该方法首先将卫星时钟和晶振时钟偏差方程的非线性关系转化为拟线性关系,然后对方程进行PLSR建模,得到晶振时钟误差估计值。当卫星时钟工作正常时,根据误差估计值修正晶振的频率,对晶振时钟的累计误差实时主动补偿,继而产生高精度同步时钟;当卫星时钟失效时,由晶振时钟参考失效前的误差估计值提供高精度同步时钟。仿真结果表明,该方法产生的同步时钟具备高精度、高稳定性的优点,在卫星时钟失效一段时间后仍可输出稳定性好的高精度时间同步信号。     

一种适用于GPS信号异常情况的高精度主时钟设计方法

合并单元采样同步是智能变电站正常工作的前提。GPS信号正常时利用最小二乘法建立晶振的误差估计模型,GPS信号异常时利用晶振产生秒脉冲,并用已建立的晶振误差估计模型对这些秒脉冲进行误差补偿后用以作为各合并单元的同步时钟,提出了一种利用GPS信号接收机和晶振共同组成主时钟的设计方法。该方法综合考虑了晶振已有的频率偏差和在GPS信号异常期间由于晶振老化所带来的误差,估计并补偿了GPS信号异常时晶振秒脉冲的误差。仿真结果表明该方法能有效消除晶振累积误差,所产生秒脉冲的误差在前10 min内不超过50 ns,满足系统对时钟的精度要求。     

电子式互感器合并单元同步时钟模块的设计

利用全球定位系统（Global Positioning System,GPS）时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法。采用除法电路和余数分摊的策略进行误差校正,使采样脉冲均匀准确,进一步减小各合并单元提供的采样脉冲之间的同步误差,同时在GPS时钟丢失时能减小积累误差,保持更长时间的同步。软件仿真和硬件实验均证明此方法的有效性。     

基于误差分析的变电站高精度时钟产生新方法

针对全球定位系统(GPS)接收机输出时钟和晶振时钟在实际应用中存在的问题,建立了相应的误差模型,在误差估计的基础上,提出了一种全新的高精度同步时钟产生方法.基于该方案的同步时钟装置可以根据GPS时钟和晶振时钟的运行误差状况,选择适当的工作方式,保证在各种工况下均能输出高精度同步时钟,显著提高了同步时钟的可靠性.该同步时钟装置具有高精度秒脉冲及实时的时间报文输出,能够很好地用于实现变电站的统一对时.     

数字化变电站中高精度同步采样时钟的设计

在数字化变电站的应用中,对同步采样时钟要求高稳定和高精度,其实现关键在于消除同步采样时钟的误差。文中从分析同步采样时钟误差产生的原因出发,利用全球定位系统（GPS）接收机输出GPS时钟误差分布的特点和晶振频率在短时间内的相对稳定性及现场可编程门阵列（FPGA）的高速数字信号处理的特性,采用相应处理措施消除了晶振频率偏差对同步采样时钟的影响,实现了GPS时钟在短时间内出现较大偏移或扰动时对其进行人为补偿,从而保证了采样时钟的精确同步,为数字化变电站的设计应用提供了一种高稳定、高精度的同步采样时钟设计方法。     

基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟

针对现有卫星时钟在可靠性方面存在的问题,研究了一种基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟。该方法不仅在卫星正常接收时能产生集较小累积误差和随机误差的高精度修正秒脉冲,而且在卫星非正常接收时可依据历史数据形成高精度的同步脉冲。试验测试表明,该方法能输出高精度的同步时钟,较好地满足了电力系统对时间精度的要求。     

基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟

针对现有卫星时钟在可靠性方面存在的问题,研究了一种基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟.该方法不仅在卫星正常接收时能产生集较小累积误差和随机误差的高精度修正秒脉冲,而且在卫星非正常接收时可依据历史数据形成高精度的同步脉冲.试验测试表明,该方法能输出高精度的同步时钟,较好地满足了电力系统对时间精度的要求。     

基于Kalman滤波与神经网络的高精度同步时钟算法

大规模分布式电源、储能与电动汽车的接入对配电网状态监测与运行控制带来了挑战。基于配电网同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的广域量测系统被认为是解决这一问题的有效方式。然而,采用低成本晶振时,现有的同步时钟算法难以满足配电网PMU对同步时钟高精度、高稳定性、低成本的要求。为满足配电网PMU应用的需求,提出一种基于Kalman滤波器与BP神经网络的授时/守时算法。基于卫星信号误差与晶振频率数学模型,利用Kalman滤波器对卫星信号的随机误差进行滤除,提高授时精度,并提供准确的晶振状态数据。利用此数据训练BP神经网络模型,刻画出晶振频率的老化规律,提高守时性能。在卫星信号正常接入与失锁场景下,基于实际时钟装置量测数据进行测试验证。测试结果显示,文中所提算法在不提高现有硬件成本的基础上,有效提高了同步时钟的算法性能。     

站域信息实时同步采集中同步采样时钟的设计

站域信息实时同步采集是智能变电站中实现全景信息采集的关键技术。在研究基于全球定位系统(GPS)采样数据同步的基础上,针对合并单元同步采样时钟对晶振依赖性强,及在晶振老化、频率准确度降低的情况下输出误差较大等不足,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的同步采样时钟闭环校正实现方法。通过对2种同步采样时钟输出误差的定量分析,证明可通过软件补偿改善输出误差,并在提高同步采样脉冲输出精度的同时,保证输出相位的一致性。实验验证表明,该方法在使用普通石英晶振时,合并单元的同步采样值能达到0.2s级精度,体现了良好的同步性能。