本发明涉及一种时间同步信号自适应采集电路及控制方法，属于电力系统自动化领域。
背景技术：
电力系统的快速发展，对时间同步的要起日益迫切，需要准确、安全、可靠的时钟源，为电力系统各类设备提供精确的时间基准。因此，电力系统制定了相应的时间同步标准，对物理接口、数据接口、系统组成、准确度进行了定义。
时钟源输出的时间同步信号类型有脉冲信号、irig-b码、串行口时间报文，输出方式有ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac、24-220v有源接点等。一般来说，对时间同步信号的采集需要根据其输出方式选择相应的接口电路，将时间同步信号转换成数字信号，再送入处理器进行分析。这种方式存在两个问题：一是接口数量较多(与输出方式数量相当)，且需要根据输出方式选择对应的接口；二是输出数字信号为二进制序列，无法查看信号波形。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种时间同步信号自适应采集电路及控制方法，采用统一的物理接口接入时间同步信号，通过内部继电器阵列切换来改变采集电路结构，以适配不同的输出方式，并采用模数转换模块将其转换为数字信号，可真实再现信号波形。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种时间同步信号自适应采集电路，包括：衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块和四个继电器；每个继电器有1个常开触点，其特征在于：衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块依次相连，在衰减ⅱ模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块两端分别跨接一个继电器的常开触点。
一种利用时间同步信号自适应采集电路的控制方法，其特征在于按以下步骤进行：
a、确认时间同步信号不同输出方式的电平范围；
b、应用层控制软件根据采集不同电平范围时对应的各继电器分合情况，构建各输出方式与继电器切换之间的逻辑阵列表；
c、默认采用电平最大范围对应的继电器阵列作为初始阵列，此阵列下的时间同步信号采集电路采集并计算得到时间同步信号的电平值；
d、若步骤c的电平值属于当前继电器阵列对应的电平测量范围，则确认所采集的时间同步信号的输出方式为当前继电器阵列对应的输出方式；
e、若步骤c的电平值不属于当前继电器阵列对应的电平测量范围，则根据计算的电平值自动匹配继电器阵列逻辑表中合适的继电器阵列并控制继电器进行对应切换；
f、在切换为新的继电器阵列后，重新计算时间同步信号的电平值，校验新计算的电平值是否属于切换后的继电器阵列对应的电平测量范围；若新计算的电平值仍然不属于对应的电平测量范围，则根据逻辑阵列表进行轮询匹配，直到切换到某一继电器阵列时，测量电平值属于对应的电平测量范围，则停止轮询。
所述的输出方式为ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac、24v有源节点或110v/220v有源节点。
时间同步信号输入自适应采集电路后，依次经过衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块，最终转换成数字信号输出；由于衰减ⅱ模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块两端分别跨接一个继电器的常开触点，针对不同输出方式的时间同步信号，通过对继电器的线圈供电，使继电器的触点闭合，从而旁路相应模块以实现时间同步信号自适应采集。
衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块的作用是对输入时间同步信号的幅值进行等比例缩小和限幅，以保护后续电路并适应模数转换模块的量程，其中衰减ⅰ模块提供5倍衰减，衰减ⅱ模块提供10倍衰减，对于输出方式为ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac或24有源接点的时间同步信号，控制第一个继电器旁路衰减ⅱ模块，对于输出方式为110v/220v有源接点，控制第一个继电器不旁路衰减ⅱ模块。
缓冲模块的作用是增加输入阻抗，以减小对输入时间同步信号带载能力的要求，提高输入时间同步信号的驱动能力。
阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块的作用是实现时间同步信号的阻抗匹配，针对不同的输出方式，分别通过三个继电器旁路的阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块得到各种阻抗特性。
模数转换模块的作用是将模拟类型的时间同步信号转换成数字信号输出，给后续电路进行特性分析。
本发明的有益效果是：采用统一的物理接口，减少了接线工作；输出信号为数字采样值，能够真实再现时间同步信号波形。
附图说明
图1为本发明的电路连接示意图。
图2为本发明的控制示意图。
图3为本发明的衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块和第一个继电器的电路原理图。
图4为本发明的缓冲、阻抗网络ⅰ、阻抗网络ⅱ、阻抗网络ⅲ模块和第二个继电器、第三个继电器、第四个继电器的电路原理图。
图5为本发明的模数转换模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。本发明所用的各模块和继电器均为现有结构，直接从市场购买得到。
如图1所示，本发明包括：衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块和四个继电器；每个继电器有1个常开触点，其特征在于：衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块依次相连，在衰减ⅱ模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块两端分别跨接一个继电器的常开触点。
时间同步信号输入自适应采集电路后，依次经过衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块、缓冲模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块、模数转换模块，最终转换成数字信号输出；由于衰减ⅱ模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块两端分别跨接一个继电器的常开触点，针对不同输出方式的时间同步信号，通过对继电器的线圈供电，使继电器的触点闭合，从而旁路相应模块以实现时间同步信号自适应采集。
一种利用时间同步信号自适应采集电路的控制方法，如图2所示，按以下步骤进行：
a、确认时间同步信号不同输出方式(ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac、24v有源节点、110v/220v有源节点)的电平范围；
b、应用层控制软件根据采集不同电平范围时对应的各继电器分合情况，构建各输出方式与继电器切换之间的逻辑阵列表；
c、默认采用电平最大范围对应的继电器阵列作为初始阵列，此阵列下的时间同步信号采集电路采集并计算得到时间同步信号的电平值；
d、若步骤c的电平值属于当前继电器阵列对应的电平测量范围，则确认所采集的时间同步信号的输出方式为当前继电器阵列对应的输出方式；
e、若步骤c的电平值不属于当前继电器阵列对应的电平测量范围，则根据计算的电平值自动匹配继电器阵列逻辑表中合适的继电器阵列并控制继电器进行对应切换；
f、在切换为新的继电器阵列后，重新计算时间同步信号的电平值，校验新计算的电平值是否属于切换后的继电器阵列对应的电平测量范围；若新计算的电平值仍然不属于对应的电平测量范围，则根据逻辑阵列表进行轮询匹配，直到切换到某一继电器阵列时，测量电平值属于对应的电平测量范围，则停止轮询。
根据衰减ⅱ模块、阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块两端分别跨接的继电器构建继电器切换阵列逻辑表。当不同输出方式(ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac、24v有源节点、110v/220v有源节点)的时间同步信号，通过时间同步信号采集电路采集并转换为数字信号。数字信号经链路层进行数据封装为数据报文后传输给应用层控制软件，应用层控制软件解析数据报文并计算其实际输入信号的电平，若计算电平范围与当前继电器切换阵列逻辑表中对应的电平范围不匹配，则自动匹配的继电器阵列逻辑表中合适的继电器阵列并控制时间同步信号采集电路的继电器进行相应的切换，通过控制不同继电器的闭合以旁路对应的衰减与阻抗网络以实现时间同步信号自适应采集。
图3为本发明的衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块和第一个继电器的电路原理图。衰减ⅰ模块、衰减ⅱ模块的作用是对输入时间同步信号的幅值进行等比例缩小和限幅，以保护后续电路并适应模数转换模块的量程，其中衰减ⅰ模块提供5倍衰减，衰减ⅱ模块提供10倍衰减，对于输出方式为ttl、rs-232、rs-422、rs-485、ac或24有源接点的时间同步信号，控制第一个继电器，使其常开触点闭合，旁路衰减ⅱ模块，对于输出方式为110v/220v有源接点，控制第一个继电器，使其常开触点断开，不旁路衰减ⅱ模块。
图4为本发明的缓冲、阻抗网络ⅰ、阻抗网络ⅱ、阻抗网络ⅲ模块和第二个继电器、第三个继电器、第四个继电器的电路原理图。缓冲模块的作用是增加输入阻抗，以减小对输入时间同步信号带载能力的要求，提高输入时间同步信号的驱动能力。阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块的作用是实现时间同步信号的阻抗匹配，针对不同的输出方式，分别通过三个继电器旁路的阻抗网络ⅰ模块、阻抗网络ⅱ模块、阻抗网络ⅲ模块得到各种阻抗特性。
图5为本发明的模数转换模块的电路原理图，由前端调理电路和模数转换电路组成。前端调理电路的作用是将阻抗网络ⅲ模块输出的ch1_buffer_in信号转换成模数转换电路需要的差分信号对，模数转换电路将差分信号对转换成8位数字信号输出，给后续电路进行特性分析。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。