基于MB 90543的高性能GPS同步时钟研制

全球定位系统(GPS)同步时钟由GPS接收器、单片机及其外围电路组成。以MB90543为核心的时钟中心处理单元负责读取GPS接收器发送的数据信息并作适当处理,从中获取ASCII码国际标准时间的时间信息,经转换为BCD码后的串行时间信息供显示。该时钟选用可供嵌入式系统应用的M12 GPS接收器,可输出时间精度为1μs的秒脉冲。测频和数码管显示电路保证了电网频率的实时测量和显示。时钟软件包括初始化、接收器收/发、串口/CAN总线收/发、显示等子程序。采用串行通信方式授时,串行数据的收/发均采用中断方式,能提供日期和时间信息;而采用脉冲校时,可保证装置的校时误差小于50μs。在时钟装置中,采用以上2种综合校时方式。指出正确识别秒脉冲信号是确保同步校时的关键,软件及外部硬件计数阵列给秒脉冲信号加硬件窗的抗干扰措施效果良好。所设计的同步时钟投入运行后表明,符合设计要求。     

基于新息加权自适应UPF算法的智能变电站PTP主时钟源校准新方法

为解决传统秒脉冲（pulse per second,PPS）钟差信号的处理未考虑GPS秒脉冲跳变野值及主时钟源晶振温度变化、晶体老化造成的非线性误差影响等问题,首先对智能变电站精确时间协议（precise time protocol,PTP）主时钟与GPS输出的PPS钟差信号进行了数学建模,然后基于新息加权自适应无迹粒子滤波算法对PPS钟差信号进行滤波处理,最后将处理后的钟差信号送入PID控制器,生成晶振频率调整信号,实现PTP主时钟源的校准。无迹粒子滤波（unscented Kalman particle filter,UPF）算法可对主时钟源因老化而产生的频率非线性漂移进行校正,引入新息序列加权技术可对GPS秒脉冲信号中跳变野值进行处理,自适应滤波技术则可减少系统噪声对于滤波结果的影响,增强时钟源校准系统的鲁棒性,从而提高校频精度。经仿真验证表明,与传统钟差信号处理算法相比,所提方法将钟差信号的处理误差减小了55.96%,且在跳变野值处的钟差处理误差减小了76%以上,从而将PTP主时钟源校准系统中频偏量测误差由3.635×10^–10 Hz降低至9.59×10<...     

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.     

多通道数据实时采集标时系统设计

为适应某高炮靶场试验需要,设计了一种基于GPS守时的多通道数据采集标时系统,通过串口接收数据的同时为数据打上时间戳.系统通过多通道采集数据,支持RS232、RS422、RS485、光纤等多串口协议,且各通道波特率可分别设置;系统由GPS获得精确的秒级时间,毫秒级时间采用分频技术由内部定时器提供,并由GPS秒脉冲实时校正...     

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。     

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校频系统的优化带宽设计

精密时间频率在现代社会有着重要的作用。本文设计了一种将远距离传输GPS标准秒脉冲信号的优良长稳性能与可调本地频率源的优良短稳性能结合起来的锁相系统，得到了高稳定度、高精度的时间频率标准源。论文对GPS校频系统进行了合理简化，建立起易于分析的数学模型，然后对校频系统中关键的难点——噪声抑制问题进行了重点分析，进而设计了系统的优化带宽，并进行了仿真和实验验证。结果表明了优化带宽设计的合理性，满足了GPS校频系统的精度要求。     

基于Motorola VP Oncore接收机的新型GPS共视时间传递系统

本文设计了基于Motorola VP Oncom接收机的新型GPS共视时间传递系统,用高分辨时间间隔计数器测量本地原子钟和GPS接收机输出秒信号的时差,通过读取导航电文得到GPST和指定卫星的时差,于是得到本地原子钟与指定星钟的时差,实现GPS共视法单站测量。为确保系统严格共视,使用多线程和同步监测机制设计了可靠的同步控制策略,两套系统的超短基线单通道共视比对结果表明,系统性能稳定,比对精度(用原始共视数据的均方根表示)不大于4．9m,该系统可应用于SDH通信网时间同步、交换机时间同步等高精度定时领域。     

暂态稳定控制中异地数据同步采集的实现

暂态稳定控制中需要采集全电网的实时数据,因而引入GPS信号进行异地测量的同步。文章以华中电网区域稳定控制装置为例,详细介绍了GPS时间信号的接收流程,GPS秒脉冲控制下的异地同步采样,以及CPU之间通过双口RAM进行数据交换的硬件接口和存放格式。实践证明该装置具有较高的可靠性。     

北斗/GPS接收系统的设计与应用

针对地基大口径望远镜在定位、授时以及红外分系统相机外同步触发方面的需求,设计了一套北斗/GPS接收系统.某型号国产导航模块接收北斗/GPS系统的定位和授时信息;高速单片机C8051F120为主控制器,负责信息提取、数据运算、系统通信和界面显示;CPLD/EPM570T100为协控制器,对标准秒脉冲分频,输出2路授时时钟信号和一路频率可调的外同步触发信号;系统使用RS422串行通信标准与望远镜系统通信,满足了远距离串行通信的可靠性.经实验得出,系统的定位精度为3 m,授时精度为50 ns,授时时钟分辨率为2 ms,满足望远镜系统需要.     

基于GPS的高精度时钟在线校频与授时研究

为提高全球定位系统(global position system,GPS)广域授时的精度与稳定度,根据GPS时钟与晶振时钟的不同特性,建立互补时钟的广义回归模型,并利用广义最小二乘法对晶振频率进行估计,算法修正了已有回归模型中因量测值频率漂移而造成的误差,实现了在晶振频率漂移较大或量测值间隔较长时的精确估计,在此基础上生成可与国际协调时间(coordinated universal time,UTC)同步的授时秒脉冲,通过相位补偿算法,校正生成秒脉冲与UTC秒脉冲的相位差,实现精确授时。实验结果验证该算法在使用SBR-LS接收模块与普通有源晶振条件下,授时稳定度和精确度得到大幅提升,在长时间运行中授时误差不超过±25ns,可为广域测量、故障测距等应用提供精确时标,满足电网监控系统在线广域授时要求。     

智能终端GOOSE时标的精确测试方法

介绍了一种精确测试GOOSE时标的方法,利用数字式继电保护测试仪的快速开关量输出搭建了时间测试回路,并采用GPS主时钟来给数字式继电保护测试仪和被测智能终端对时,使用示波器对时间测试回路发出的被测智能终端接收的测试信号和主时钟的秒脉冲信号进行比对,然后通过截获被测智能终端发出的报文来检测GOOSE的时标准确度。现场的应用验证了该方法的正确性。     

基于DLPTP时钟同步机制的电力用电信息采集系统对时方法研究

针对电力用电信息采集系统内主站、采集终端、电能表时钟的准确性问题,在电力系统传输规约的基础上自定义DLPTP协议,采用GPS首先对主站时间进行校准,然后以主站为基准,采用DLPTP协议对采集终端进行对时,最后调整电能表设备的时钟,逐步实现系统时钟的同步,从而保证了系统内所有设备时钟的一致性,有效提升了系统内采集数据的准确性。     

220kV海龙变GPS对时系统改造理论分析与实现

结合220kV海龙变新安装的GPS对时装置,对全站综合自动化设备GPS对时系统改造进行了理论分析并最终得以实现。根据现状分析找出了全站GPS时钟失准的根本原因。     

电力系统铷原子频标单元的设计与实现

铷原子频标单元为电力通信网络提供高精度的时钟信号,并可以根据需求同步到更高级别时间中心.通过与来自于更高级别时间中心的标准时间信号进行比较.铷原子频标单元完成系统频率的选择、本秒和外部秒相位的测量、铷原子振荡器的调频、时间报文的接收和发送、时差报文的接收和大相位跳变的处理等多种功能.为电力通信网络提供高精度的时间信号、...     

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.     

内蒙古电力广域测量系统的结构及功能分析

介绍了蒙西电网广域测量系统(以下简称WAMS)的发展概况及WAMS主站、子站的结构和功能。WAMS采用同步相量测量技术,通过逐步布局全网关键测点的同步相量测量单元(以下简称PMU),实现对全网同步相量及电网主要数据的实时高速率采集,其中WAMS主站由前置通信子系统、实时库子系统、历史库子系统、实时显示界面子系统、历史数据界面子系统、高级应用子系统等9个子系统构成,WAMS的应用,可实现对全网的动态过程监测,为控制中心主站实现全网的在线动态安全稳定分析提供足够的数据来源。     

基于HPLC通信的配电场域网时间精准同步策略

配电场域网内各节点高精准的时间同步,是实现其业务实时性与精益化的重要技术支撑。针对基于高速电力线宽带载波通信的配电场域网,文中设计了一种时间逐级逐步精准同步策略。首先,通信主站通过远程通信网对场域网中心节点实时校时,使其成为场域网主时钟;其次,依托该场域网低时延性、广播机制和网络基准时间,对网内各节点时钟的时间和频率进行精准监测并获得其偏差;然后,通过重新标定节点时钟温补系数方式调整时钟频率,使节点时间在一个校时周期内逐步达到同步;最后,在实验室和应用现场对该场域网时间同步性能进行测试。测试结果显示,该场域网时间同步准确度在±0.23s/d以内,比窄带电力线载波配电场域网提高了28%,且避免了在时间同步过程中出现时间空档或时间重复现象。