时间基准单元的制作方法

本实用新型涉及电网技术领域，特别涉及一种时间基准单元。

背景技术：

在目前国内电网高速发展的情况下，虽然时间同步系统的建设已经有了很大发展，但仍然存在诸多不足之处，主要是时间输出质量不高，时间连续性容易出现问题，而且出现问题缺乏监测手段识别。

目前网络对时、延迟测量方法是在应用层基于软件时标的乒乓原理，是在传统变电站或智能站的现有协议基础上实现，性能上应至少能保证SOE记录有效性的要求。

乒乓法测量钟差的原理，参考附图1所示，T0、T1、T2、T3为装置时标,△t为钟差,即要要测量的对象，NTP建立在网络链路延迟对称的假设上，因此：

(T1+△t)-T0＝T3-(T2+△t)

△t＝[(T3-T2)+(T0-T1)]/2

其中T0、T3存在于测量发起端，测量必须被测对象返回的是T1，T2时标。

网络对时、延迟测量的核心工作原理是经典的乒乓原理，通过问答时标实现对传输延迟的补偿。此方案需要被授时装置都具备NTP功能，并在NTP的基础上，修改协议，将原本只有响应端获取的时间偏差变成请求端也能获取。

现有NTP测量技术在延迟测量准确度的指标上局域网只能达到10ms，若网络复杂，指标会远超10ms，但在电力系统有少数装置如电源管理单元(PMU)、行波测距装置、雷电定位装置对于时间准确度的要求要远高于10ms，所以，应用现有技术是无法完全满足实际应用要求的。

中国专利公开号为CN 102216801 A的发明专利，该发明专利提供一种时间基准系统，用于根据全球导航卫星星座所产生的信号来生成时间基准，然而，该发明的本地时钟控制时间输出连续准确性差，不满足电力系统有少数装置如电源管理单元(PMU)、行波测距装置、雷电定位装置的需求。

其中，SOE(Spirit Of Enterprise)为事件顺序记录。

NTP是网络时间协议(Network Time Protocol)，它是用来同步网络中各个计算机的时间的协议。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种时钟控制时间输出连续准确性高的时间基准单元。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种时间基准单元，包括：输入模块、核心模块、输出模块，所述输入模块包括授时模块、时间源模块，所述核心模块包括本地时钟、时间源控制模块、中心控制模块、显示模块、扩展控制模块、时间源检测模块，所述本地时钟接时间源控制模块，所述时间源控制模块接中心控制模块，所述时间源控制模块的信号输入端接输入模块，其信号输出端接输出模块，所述中心控制模块分别与显示模块、输入模块、输出模块、扩展控制模块、时间源检测模块连接。

进一步的，所述授时模块包括北斗/GPS高精度授时模块，所述北斗/GPS高精度授时模块至少集成了：北斗/GPS双模双通道基带处理芯片、北斗/GPS双模双通道RF射频芯片、时钟模块、串口模块。

进一步的，所述输出模块输出的时钟源输出信号至少包括：B码信号、脉冲信号、TTL电平信号、静态空节点信号、422/485串口报文、NTP协议、PTP协议。

进一步的，所述本地时钟包括高稳晶振/原子钟。

进一步的，所述时间源模块接收外部时间基准信号，且其控制端与中心控制模块连接。

本实用新型的一种时间基准单元，具有的有益效果如下：

1、本实用新型通过输入模块接收卫星时间信号，将卫星时间源信息或其它时间源信息送入核心模块中的时间源控制模块，由时间源控制模块选择一个可靠的高精度时间源信息，通过控制本地时钟，最后通过输出模块输出高精度的时间信息或频率信息，构建一套通过有线时间基准进行组网的时间监测和管理系统，预先发现设备问题，提高运维效率。

2、本实用新型采用模块化的设计，把系统划分成若干模块，使系统具有多种属性，分别反映其内部特性，各个模块可独立工作，还可以对各个模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，当系统出现故障时，可以逐一排查各个模块，大大提高其故障维修效率，缩短排查时间，便于系统集成。

3、本实用新型的优点在于高精度的时间连续性控制。以往的时间服务器，时间的准确性只能时间源控制，无法满足电网的实际运用要求，本实用新型采用授时模块、时间源控制模块、中心控制模块的设计，可满足变电站内所有设备的网络延迟时间应用，其应用范围非常广。

4、本实用新型通过控制本地时钟来控制时间输出连续准确，即使时间源输入出现偏差，也不影响时钟输出。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为传统的乒乓法测量钟差的原理图；

图2为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种时间基准单元，参考附图2，包括：输入模块1、核心模块2、输出模块3，输入模块1包括授时模块101、时间源模块102，核心模块2包括本地时钟201、时间源控制模块202、中心控制模块203、显示模块204、扩展控制模块205、时间源检测模块206，本地时钟201接时间源控制模块202，时间源控制模块202接中心控制模块203，时间源控制模块202的信号输入端接输入模块1，其信号输出端接输出模块3，中心控制模块203分别与显示模块204、输入模块1、输出模块3、扩展控制模块205、时间源检测模块206连接。

其中，本地时钟包括高稳晶振/原子钟。通过控制本地时钟可以输出连续准确，即使时间源输入出现偏差，也不影响时钟输出。

时间源模块接收外部时间基准信号，且其控制端与中心控制模块连接。

此外，在输入模块中，授时模块包括北斗/GPS高精度授时模块，北斗/GPS高精度授时模块至少集成了：北斗/GPS双模双通道基带处理芯片、北斗/GPS双模双通道RF射频芯片、时钟模块、串口模块(支持UART/SPI/I2C)。

北斗/GPS高精度授时模块的主要技术指标如下：

GPSL1/BD2 B1，支持单GPS模式或者单北斗模式，支持BD2+GPS双系统混合定位模式

位置精度：水平5m RMS

速度精度：0.2m/s RMS

DGPS：水平0.8m RMS

数据输出：扩展的NMEA0183格式

数据更新率：1Hz

时间输出：北斗时、GPS时和UTC时

PPS授时：50ns

北斗/GPS高精度授时模块主要考虑电力系统全网时间同步网络的需求与移动通信基站时间同步需求，北斗/GPS高精度授时模块中电力系统的北斗主时钟接收北斗卫星、GPS、PTP、B码等外部时间基准信号，通过智能时间源控制算法，实现多时间源的智能切换，输出高精度、可靠的时间信号和时间信息；移动基站时间同步系统需要接收北斗卫星、GPS、B码以及电信制式的1PPS和报文信息，通过智能时间源控制算法，实现多时间源的智能切换，输出高精度、可靠的时间信号和时间信息。

其中PTP为图片传输协议(picture transfer protocol)。

本实用新型的核心模块集成了时间源控制模块和中心控制模块，实现了时间源信息的高速解析、实时处理，并通过实时比对系统中的多路时间源信息，自动选择最准确时间信号作为系统主时间源信息。当主用时间源信息工作不稳定时，自动切换到准确时间源工作。当所有时间源均不稳定时，模块利用本地时钟(高稳晶振/原子钟)完成高精度的时间、频率保持任务。所有参数设置、状态信息均可通过显控模块或网管功能来输入和显示。

其中，时间源控制模块采用以PTP技术测量以太网路径延迟的方式，对于高精度时间要求的设备可以达到监测的目地。由于PTP的时间测量准确度一般能够达到200ns左右，其分辨率在8ns，采用PTP测量网络延迟，测量准确度约为400ns。采用此项测量技术，变电站内过程层、间隔层的网络延迟均可准确测出。还可以测量以太网报文进出网络接口的准确时刻。

本实用新型的输出模块作为高精度时间信号输出单元，将标准的时间源信息转换为标准的时间源输出信号。输出模块的时钟源输出信号包括B码、脉冲信号、TTL电平、静态空节点、422/485串口报文、NTP协议、PTP协议等多种标准时间信号。

本实用新型旨在通过研究基于北斗授时技术、时钟控制技术、网络精确授时技术等关键技术的研究，对变电站内网络延迟变化的研究，为二次设备准确获取时间提供技术支撑。研究和开发基于PTP技术的变电站内网络高精度时间同步和监测等关键技术，建立基于PTP的高精度网络时间同步装置和管理监控中心站，在不改变目前变电站内交换机的条件下，构建一套通过有线时间基准进行组网的时间监测和管理系统，预先发现设备问题，提高运维效率。

工作原理：通过输入模块接收卫星时间信号，将卫星时间源信息或其它时间源信息送入核心模块中的时间源控制模块，由时间源控制模块选择一个可靠的高精度时间源信息，通过控制本地时钟，最后通过输出模块输出高精度的时间信息或频率信息，构建一套通过有线时间基准进行组网的时间监测和管理系统，预先发现设备问题，提高运维效率。

本实用新型采用模块化的设计，把系统划分成若干模块，使系统具有多种属性，分别反映其内部特性，各个模块可独立工作，还可以对各个模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，当系统出现故障时，可以逐一排查各个模块，大大提高其故障维修效率，缩短排查时间，便于系统集成。

本实用新型的优点在于高精度的时间连续性控制。以往的时间服务器，时间的准确性只能时间源控制，无法满足电网的实际运用要求，本实用新型采用授时模块、时间源控制模块、中心控制模块的设计，可满足变电站内所有设备的网络延迟时间应用，其应用范围非常广。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。