专利名称：一种北斗gps双卫星系统电力时间同步装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力时间同步装置，特别是涉及一种北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置。
背景技术：
随着自动化控制技术的不断发展，电力系统自动化控制技术的应用也越来越广泛。由于电力系统的特殊性，装置的动作一致性要求非常之高，否则就可能引发巨大的安全隐患。因此，电力系统中对装置同步的要求十分严格。同时随着卫星通讯技术的发展，电力系统普遍采用卫星授时的方法为电力系统提供时间源，以实现高精度的、准确可靠的监测和控制。目前已有采用GPS或/和北斗卫星提供时间源的电力时间同步装置。但由于技术的局限性，目前的卫星授时装置或设备仍然存在这样或那样的不足之处，不能保证时时刻刻提供准确可靠、性能稳定的卫星授时信号。因此，对于电力系统卫星授时技术的研究，仍在不断的探索之中。
发明内容本实用新型针对现有技术不足，提出一种北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，为用户提供基于北斗和GPS互备份双接收机，满足了电力系统授时用户的需求。本实用新型所采用的技术方案一种北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，包括北斗接收模块、GPS接收模块、授时处理模块、时标/频标输出模块、显示及按键模块,所述北斗接收模块和GPS接收模块分别接收北斗一号导航卫星数据和GPS卫星数据并产生相应的时间信息和状态信息并传输到授时处理模块的ARM处理器，ARM处理器同时接收北斗接收模块和GPS接收模块的时间和状态信息，产生和维护本地的时间信息，并输出脉冲模式(LVTTL电平)和串行数据信息格式(LVTTL电平)的时间信息和告警信息提供给时标/频标输出模块，通过时标/频标输出模块输出授时信息；所述授时处理模块同时连接显示及按键模块实现人机交互功能。所述的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，时标/频标输出模块含有串行报文输出单元、脉冲输出单元和直流B码输出单元，串行报文输出单元首先接收I路LVTTL电平的UART信号(单向，TXD)，然后经驱动、光隔后输出至电平转换芯片(SP3232和SP485)进行电平转换输出；脉冲输出单元将脉冲模式的1PPS、1PPM、IPPH信号驱动后隔离输出；直流B码输出单元将输入的脉冲模式的LVTTL电平的直流B码信号经驱动、光电隔离后，分为两路进行电平转换，转换为RS422电平的信号输出。所述的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，所述授时处理模块含有高稳钟、DDS功能单元(通过FPGA实现)、钟控单元(以ARM处理器为核心)，高稳钟输出一个时钟信号给FPGA内的DDS功能单元作为基准时钟，DDS功能单元根据频率控制字调整基准时钟的相位和频率，输出调整后的时钟，经驱动后成为授时输出信号；DDS功能单元的频率控制字由钟控单元输出，钟控单元同时接收北斗卫星授时信号、GPS卫星授时信号、DDS调整后的时钟信号，对这三种信号通过滤波、PID处理、智能切换等钟控算法处理后，得到一个合适的频率控制字，输出给DDS功能单元，使DDS功能单元输出正确的时钟，从而实现北斗、GPS两种卫星授时信号的有效融合、平滑切换。本实用新型的有益效果本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，为用户提供基于北斗和GPS互备份双接收机，满足了电力系统授时用户的需求。设备可以由北斗卫星+GPS双系统冗余备份提供长期时标信息，通过IRIG-B、1PPS、TOD、SNTP等方式提供授时服务，也可以在受到电磁干扰等无法进行卫星授时的意外情况下，由系统内部守时模块在一定时间段内稳定地 提供高精度时间信息。可为电力系统的保护装置、测控装置等提供高度稳定、可靠、精确的时间信息。
图I :本实用新型双卫星系统电力时间同步装置结构示意图；图2 :授时处理模块功能结构图；图3 :时标/频标输出模块中串行报文输出单兀不意图；图4 :时标/频标输出模块中脉冲输出单元示意图；图5 :时标/频标输出模块中直流B码输出单元示意图；图6 :本实用新型双卫星系统电力时间同步装置显示及按键模块工作流程；图7 :本实用新型双卫星系统电力时间同步装置远程网络管理流程。
具体实施方式
实施例一参见图1，本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，包括北斗接收模块、GPS接收模块、授时处理模块、时标/频标输出模块、显示及按键模块，所述北斗接收模块和GPS接收模块分别接收北斗一号导航卫星数据和GPS卫星数据并产生相应的时间信息和状态信息并传输到授时处理模块的ARM处理器，ARM处理器同时接收北斗接收模块和GPS接收模块的时间和状态信息，产生和维护本地的时间信息，并输出脉冲模式(LVTTL电平)和串行数据信息格式(LVTTL电平)的时间信息和告警信息提供给时标/频标输出模块，通过时标/频标输出模块输出授时信息；所述授时处理模块同时连接显示及按键模块实现人机交互功能。实施例二 参见图1，图3 图5，本实施例的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，与实施例一不同的是，进一步提出了一种时标/频标输出模块结构所述时标/频标输出模块含有串行报文输出单元、脉冲输出单元和直流B码输出单元，串行报文输出单元首先接收I路LVTTL电平的UART信号(单向，TXD)，然后经驱动、光隔后输出至电平转换芯片(SP3232和SP485)进行电平转换输出；脉冲输出单元将1PPS、1PPM、IPPH信号驱动后隔离输出；直流B码输出单元将输入的LVTTL电平的直流B码信号经驱动、光电隔离后，分为两路进行电平转换，转换为RS422电平的信号输出。如图2所示，本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，授时处理模块含有高稳钟、DDS功能单元(由FPGA实现)、钟控单元(由ARM处理器实现)，高稳钟是一块高精度、高稳定度的时钟器件，输出一个时钟信号给FPGA内的DDS功能单元作为基准时钟，DDS功能单元根据频率控制字调整基准时钟的相位和频率，输出调整后的时钟，经驱动后成为授时输出信号。DDS功能单元的频率控制字由ARM处理器内的钟控单元输出，钟控单元同时接收北斗卫星授时信号、GPS卫星授时信号、DDS功能单元调整后的时钟信号，对这三种信号通过滤波、PID处理、智能切换等钟控算法处理，得到一个合适的频率控制字，输出给DDS功能单元，使DDS功能单元输出正确的时钟，从而实现北斗、GPS两种卫星授时信号的有效融合、平滑切换。本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，含有用户接口界面，用户通过按键进行用户信息的输入，设备的状态信息及用户响应通过LCD显示模块进行显示出来。设备管理实现设备状态显示及设备相关信息的设置。在接收设置指令后组成设置帧并发送至BD/GPS数据处理模块，并判断是否设置成功并做出响应反馈。上述描述见图6。按键驱动模块通过读取5个GPIO引脚值，识别一个2*3键盘的键值。键盘驱动要有防抖动功能。按键按下一次识别一次，长时间按下为一次操作。虽然在硬件上有足够的 冗余满足大量数量的按键，但考虑人机界面的简洁和优化，复杂的设置功能、调试功能等转向通过使用网络来处理，在设备前面板上，只使用了其中的6个按键，尽可能地简化用户使用的人机界面。如果发现有键按下，则需要延时IOms后(防抖动)，对按键进行识别。IXD显示模块基本功能字符IXD驱动程序具有以下三种功能写屏，向IXD写入显示字符；光标控制，打开、关闭、移动光标；背光控制，打开/关闭背景灯光。写屏与光标控制通过使用外部扩展总线操作字符液晶内部的寄存器实现，通过配置外部扩展总线产生相应的时序逻辑来操作液晶内部寄存器。背光控制通过操作GPIO实现，通过配置AT91RM9200上一个GPIO管脚的置高、置低来控制三级管的通断，使IXD的背光LED打开、关闭。本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，含有远程网管模块，所述授时处理模块连接远程网管模块实现远程网络管理功能。网管平台使用CGI技术通过WEB页，管理，控制，并指示设备状态。用户通过WEB页面进行设备管理，设备管理实现设备状态显示及设备相关信息的设置。在接收设置指令后组成设置帧并发送至BD/GPS数据处理模块，并判断是否设置成功并做出响应反馈。网管平台管理设备处理流程如图7所示。本实用新型北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，含有时间维护模块。该模块的主要功能是根据BD模块输出的BD授时信息、1PPS、TOD, GPS模块输出的GPS授时信息、T0DUPPS，维护一个精确的系统时间。根据BD模块输出的BD模块状态、1PPS、T0D等信息，确定BD精确的秒级时间；根据GPS模块输出的GPS模块状态、1PPS、TOD等信息，确定GPS精确的秒级时间；根据设备类型及用户设置选择BD，或GPS作为时间源，进行授时。秒以下值通过FPGA对温补钟进行计数得到。
权利要求1.一种北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，包括北斗接收模块、GPS接收模块、授时处理模块、时标/频标输出模块、显示及按键模块，其特征是所述北斗接收模块和GPS接收模块分别接收北斗一号导航卫星数据和GPS卫星数据并产生相应的时间信息和状态信息并传输到授时处理模块的ARM处理器，ARM处理器同时接收北斗接收模块和GPS接收模块的时间和状态信息，产生和维护本地的时间信息，并输出串行数据信息格式和脉冲模式的时间信息和告警信息提供给时标/频标输出模块，通过时标/频标输出模块输出授时信息；所述授时处理模块同时连接显示及按键模块实现人机交互功能。
2.根据权利要求I所述的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，其特征是所述时标/频标输出模块含有串行报文输出单元、脉冲输出单元和直流B码输出单元，串行报文输出单元接收I路串行数据信息格式的时间信号，然后经驱动、光隔后输出至电平转换芯片进行电平转换输出；脉冲输出单元将脉冲模式的1PPS、1PPM、IPPH信号驱动后隔离输出；直流B码输出单元将输入的脉冲模式直流B码信号经驱动、光电隔离后，分为两路进行电平转换，转换为RS422电平信号输出。
3.根据权利要求I或2所述的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，其特征是所述授时处理模块包括高稳钟、通过FPGA实现的DDS功能单元以及以ARM处理器为核心的钟控单元，高稳钟输出一个时钟信号给DDS功能单元作为基准时钟，基准时钟经过倍频后变成高频时钟，DDS功能单元根据频率控制字在高频时钟上通过调整相位和频率，输出调整后的时钟，经驱动后成为授时输出信号；DDS功能单元的频率控制字由钟控单元输出，钟控单元同时接收北斗卫星授时信号、GPS卫星授时信号、DDS功能单元调整后的时钟信号，对这三种信号通过滤波、PID处理、智能切换的钟控算法处理后得到一个合适的频率控制字，输出给DDS功能单元，使DDS功能单元输出正确的时钟，从而实现北斗、GPS两种卫星授时信号的有效融合、平滑切换。
4.根据权利要求3所述的北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，其特征是包括远程网管模块，所述授时处理模块连接远程网管模块实现远程网络管理功能。
专利摘要本实用新型涉及一种电力时间同步装置。一种北斗GPS双卫星系统电力时间同步装置，包括北斗接收模块、GPS接收模块、授时处理模块、时标/频标输出模块，所述北斗接收模块和GPS接收模块分别接收北斗一号导航卫星数据和GPS卫星数据并产生相应的时间信息和状态信息并传输到授时处理模块，授时处理模块的ARM处理器同时接收北斗接收模块和GPS接收模块的时间和状态信息，产生和维护本地的时间信息，并输出串行数据信息格式和脉冲模式的时间信息和告警信息提供给时标/频标输出模块。本实用新型为用户提供了基于北斗和GPS互备份双接收机，满足了电力系统授时用户的需求，可为电力系统的保护装置、测控装置等提供高度稳定、可靠、精确的时间信息。
文档编号H04L7/00GK202798718SQ20122047718
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者肖海军, 李邦峰, 陈刚, 郑桢, 何书毅, 周文瑜, 胡涛, 李瑞玲, 李剑锋, 李贤超 申请人:海南电网公司信息通信分公司, 广东翰新科技有限公司