一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统及其方法与流程

文档序号:14685810发布日期:2018-06-14 21:25

本发明涉及一种校准系统,具体讲涉及一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统及其方法。



背景技术:

随着我国智能电网建设的快速发展,智能电网的安全、自愈、优质、互动等典型特征体现越来越突出。智能电网的自愈表现在对电网的运行状态进行连续的在线自我评估,并采取预防性的控制手段,及时发现快速诊断和消除故障隐患。相互连接的复杂电网意味着,任何一位调度员都无法单枪匹马地解决或隔离一起输电故障,实时管理一个现代电网,需要使用更多的自动监测设备,调度员、计算机系统、通信网络和数据采集传感器之间的相互配合也必须更加默契,上述功能及管理要求实现的基础是电力系统时间同步网络。

采集终端和智能电表运行可靠性直接影响用电客户的利益,高级用电体系中智能电表贸易结算等对时间量值统一和准确可靠都提出了非常高的要求,各省用电信息采集系统主站时钟作为统一局部时间频率量值的源头,其准确度、稳定度及与其他省份用电信息采集系统主站时钟之间的一致性对公司整体用电信息采集系统故障诊断和决策起着决定性作用。

目前,智能电网的上述构成体系分别采用各自的方法建立时间标准,这些时间标准之间在一定程度上存在差异,无法确立统一时标,同时,时间的不可间断性带电运行使得量值溯源受到传统的搬运式方式限制,给电网的运行带来诸多不便。量值的有线传递方式受到线路距离限制,准确度损失较大。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明提出一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统及其方法,提供了一种新的校准时间频率计量设备如同步时钟系统的方法,即一种基于卫星共视技术的远距离时间比对和传递校准方法。以卫星时间信号为媒介,测量相隔较远的两地时钟的钟差,获得较好的技术指标。利用共视法以卫星时间信号为媒介,消除传播路径、多普勒频移、对流层等效应的影响,测量相隔较远的两地时钟的钟差,发现接收机异常,获得较好的技术指标。所谓共视,即两地用电信息采集系统在同一时间观测同一颗卫星(GPS、伽利略、北斗等卫星),其含义是在一颗卫星的视角内,地球上任意两个地点的钟可以利用同时受到的同一颗卫星的时间信号进行时间比对和同步。本发明可以校准由原子钟(或石英钟)、卫星接收机、计算机等组成的时间频率系统,校准不确定度可以达到5×10‐14,校准结果可以溯源到国家时间频率基准。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的:

一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统,其改进之处在于,所述系统包括甲地卫星接收机、甲地标准铯原子钟、甲地微跃计、甲地精密计数器、甲地数据处理器、乙地主站时钟的卫星接收机、乙地主站时钟的原子钟、乙地主站时钟的微跃计、乙地主站时钟的精密计数器和乙地主站时钟的数据处理器;

所述甲地标准铯原子钟与甲地微跃计相连;所述甲地精密计数器分别与甲地微跃计、甲地卫星接收机、甲地数据处理器连接;

所述乙地主站时钟的微跃计分别与乙地主站时钟的原子钟和乙地主站时钟的数据处理器相连;所述乙地主站时钟的精密计数器分别与乙地主站时钟的微跃计、乙地主站时钟的卫星接收机、乙地主站时钟的数据处理器连接。

优选的,所述甲地数据处理器与乙地主站时钟的数据处理器连接。

优选的,所述乙地主站时钟的微跃计与乙地主站时钟的数据处理器连接。

优选的,所述甲地卫星接收机和乙地主站时钟的卫星接收机各具有16个通道,同时观测多颗卫星连续无间断比对。

优选的,所述甲地卫星接收机、甲地微跃计分别与甲地精密计数器连接;所述乙地主站时钟的卫星接收机、乙地主站时钟的微跃计分别与乙地精密计数器连接。

本发明基于另一目的提供的一种用电信息采集系统主站时钟的校准方法,其改进之处在于,所述方法包括

(1)甲地卫星接收机接收锁定的卫星信号产生1pps的秒脉冲信号;

(2)甲地铯原子钟在本地产生10MHz的信号;

(3)甲地微跃计根据甲地铯原子钟产生的10MHz的信号生成1pps的秒脉冲信号和10MHz的信号,其中1pps信号是甲地的时间信号;

(4)甲地卫星接收机产生的秒脉冲信号与甲地微跃计产生的秒脉冲信号接入甲地精密计数器进行比较;

(5)甲地数据处理器运算处理得出甲地标准时钟与卫星时钟时间的差值;

(6)乙地主站时钟的卫星接收机接收甲地卫星接收机锁定的卫星信号并产生1pps的秒脉冲信号;

(7)乙地主站时钟的原子钟在本地产生10MHz的信号;

(8)乙地主站时钟的微跃计根据乙地主站时钟的原子钟产生的10MHz的信号生成1pps的秒脉冲信号和10MHz的信号,其中1pps信号作为乙地主站的时间信号;

(9)乙地主站时钟的卫星接收机产生的秒脉冲信号与乙地主站时钟的微跃计产生的秒脉冲信号接入乙地主站时钟的精密计数器进行比较;

(10)乙地主站时钟的数据处理器运算处理得出乙地主站的时间与卫星时钟时间的差值;

(11)甲地时间与卫星时钟时间的差值与乙地时间与卫星时钟时间的差值进行比较;

(12)乙地主站时钟的数据处理器将比较结果输入乙地微跃计对乙地时间进行调整,完成时间校准。

与现有技术比,本发明的有益效果为:

本发明利用卫星共视的方式测量电力系统各省用电信息采集系统时间同步系统主站时钟,实现了对时间/频率计量系统的远程校准,利用本发明可以完成本时间/频率计量系统时间/频率量值的溯源和量值传递,校准量值可以溯源到国家时间/频率基准。

本发明能够对电网系统被测时间同步设备进行远程校准,解决了长距离搬运及有线传输带来的种种问题,实现用电信息采集系统时间频率量值的准确统一。

本发明甲、乙两地实验室同时接收卫星信号,测量数据可以进行后期交换处理,不受卫星钟误差影响,时间不确定度优于10ns。

本发明消除了信号传播路径带来的影响,具有很高的不确定度,频率不确定度优于5×10-14

本发明卫星接收机具有16个通道,甲、乙两地可以同时观测多颗卫星实现连续无间断比对,具有高可靠性。

本发明可以保持高精度的时间/频率,同时利用共视法消除卫星运动、传播路径、卫星钟差、多普勒频移等影响,发现接收机可能存在的误差,完成高准确度的时间/频率比对。本系统可以向电力系统各省时间同步系统主站时钟授时,实现对时间/频率计量系统的远程校准,也可以利用卫星共视法与国家授时中心比对,实现对时间/频率量值的溯源。本系统是完善电力系统时间/频率量值传递链的关键系统,可以保证电力系统时间计量的准确、统一,为电能采集、电能量计费、安全保护、故障分析提供可靠依据,具有重要的实际价值。

附图说明

图1为本发明提供的一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为解决用电信息采集系统时间同步网络的对时和量值溯源及传递问题,本发明提供了一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统及其方法,系统由铯原子钟、卫星接收机、精密计数器、微跃计、计算机及其配套校准程序构成,能够对异地时钟进行远程校准对时,同时校准结果可以溯源到国家时间频率基准。

本发明一种用电信息采集系统主站时钟的校准系统包括甲地卫星接收机1,甲地铯原子钟2,甲地微跃计3,甲地精密计数器4、甲地数据处理器5、乙地主站时钟的卫星接收机6,乙地主站时钟的被测原子钟7,乙地主站时钟的微跃计8,乙地主站时钟的精密计数器9、乙地主站时钟的数据处理器10。

其中,甲地标准铯原子钟与甲地微跃计相连,甲地精密计数器分别与甲地微跃计、甲地卫星接收机、甲地数据处理器连接;,

其中,乙地主站时钟的微跃计分别与乙地主站时钟的原子钟和乙地主站时钟的数据处理器相连,乙地主站时钟的精密计数器分别与乙地主站时钟的微跃计、乙地主站时钟的卫星接收机、乙地主站时钟的数据处理器连接;

其中,甲地数据处理器与乙地主站时钟的数据处理器连接。

其中,乙地主站时钟的微跃计与乙地主站时钟的数据处理器连接。

其中,甲地卫星接收机和乙地主站时钟的卫星接收机各具有16个通道,同时观测多颗卫星连续无间断比对。

本发明一种用电信息采集系统主站时钟的校准方法,具体流程为:

甲地卫星接收机1接收锁定的卫星信号产生1pps的秒脉冲信号;

甲地铯原子钟2在本地产生10MHz的信号;

甲地微跃计3根据甲地铯原子钟2产生的10MHz的信号生成1pps的秒脉冲信号和10MHz的信号,其中1pps信号是甲地的时间信号;

甲地卫星接收机1产生的秒脉冲信号与甲地微跃计3产生的秒脉冲信号接入甲地精密计数器4进行比较;

甲地数据处理器5运算处理得出甲地标准时钟与卫星时钟时间的差值;

乙地主站时钟的卫星接收机6接收甲地卫星接收机1锁定的卫星信号并产生1pps的秒脉冲信号;

乙地主站时钟的原子钟7在本地产生10MHz的信号;

乙地主站时钟的微跃计8根据乙地主站时钟的原子钟7产生的10MHz的信号生成1pps的秒脉冲信号和10MHz的信号,其中1pps信号作为乙地主站的时间信号;

乙地主站时钟的卫星接收机6产生的秒脉冲信号与乙地主站时钟的微跃计8产生的秒脉冲信号接入乙地主站时钟的精密计数器9进行比较;

乙地主站时钟的数据处理器10运算处理得出乙地主站的时间与卫星时钟时间的差值;

甲地时间与卫星时钟时间的差值与乙地时间与卫星时钟时间的差值进行比较;

乙地主站时钟的数据处理器10将比较结果输入乙地微跃计对乙地时间进行调整,完成时间校准。

本发明能够对各省用电信息采集系统被测时间频率设备进行远程校准,避免长距离运输带来的种种问题。

本发明可以同时观测多颗卫星实现连续无间断比对,具有相当高的可靠性。

本发明甲、乙两地实验室同时接收同一颗或几颗卫星信号,测量数据可以进行后期交换处理。

本发明卫星实质起到媒介作用,卫星信号在传输过程中由于大气电离层和对流层给测量结果带来的影响几乎可以忽略。

本发明甲、乙两地电力设备同时采用此时间/频率校准标准系统进行时间/频率比对时,测量数据可以进行后期交换处理,不受卫星钟误差、传播路径延迟等因素的影响,时间不确定度优于10ns,频率不确定度优于5×10-14

实施例

设TA(t),TB(t),GPS(t)分别为甲、乙两地用电信息采集系统的时钟及卫星时钟在t时刻的读数,在甲、乙两地同时测得各自时钟与GPS时钟的时差,则

ΔTAG(t)=TA(t)-GPS(t)

ΔTBG(t)=TB(t)-GPS(t)

经事后交换数据,可得甲、乙两地钟差为

ΔTAB(t)=TA(t)-TB(t)=ΔTAG(t)-ΔTBG(t)

则t时刻乙地时钟实际值为

TB(t)=TA(t)-ΔTAB(t)

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

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