CN104536285A - 一种高效率的晶振频率守时方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效率的晶振频率守时方法，该方法利用设备可接收对时设备的对时信号或GPS接收模块输出的信号，在对时信号或卫星信号正常时，计算并缓存每秒晶振计数个数；在对时信号或卫星信号丢失时，根据记录的秒脉冲晶振计数计算平均每秒晶振计数个数，并对产生的余数进行均摊，利用平均计算和余数均摊后的每秒晶振计数个数提供秒脉冲进行守时。本发明提高了设备的守时精度和运行效率。

Description

一种高效率的晶振频率守时方法

技术领域

本发明涉及一种高效率的晶振频率守时方法，属于智能变电站开发领域。

背景技术

智能变电站是智能电网中变电站的一个发展方向，智能变电站的主要特征之一就是电子互感器的使用。随着电子互感器的使用，变电站的模拟量采集模式发生了变化，由于电子互感器输出的信号为小信号，电压较低，不适合远距离传输，需要在就地完成模拟量转换，而间隔内的电子互感器距离比较远，不可能通过一个装置完成间隔内所有电子互感器的采集，这样，就出现一个间隔内电子互感器采样相互独立的情况，为了完成一个间隔的模拟量的分散采集后的同步，就出现了同步电子互感器的合并单元装置。

合并单元完成多个采集器数据合并，目前多采用重采样的方法完成数据同步，这就对合并单元的对时精度有一定的要求，对时精度的好坏直接影响到模拟量采集的相位。为了保障智能变电站的稳定运行，站内的对时设备和合并单元装置都必须具备守时功能，保证在丢失对时信号后一定时间内不会对变电站的保护产生重大影响，出现误动等事故，预留处理对时故障的时间。

目前，行业内对晶振频率的守时方法已经作了一些研究，如专利文件《自适应晶振频率守时方法》(申请号：201010589598.4)中所述技术方案：当对时信号正常时，同时测量晶振的频率；在基准信号失步时，对时服务器根据同步时测量的晶振频率，采用自适应晶振频率守时方式输出时钟信号。该方案在一定程度上保证了智能变电站的稳定运行，但是在对守时精度要求比较高的场合，采用此守时方案会出现短时间内守时偏差过大的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种高效率的晶振守时方法，旨在解决智能变电站守时功能装置守时偏差过大的问题。

为解决上述技术问题，本发明一种高效率的晶振频率守时方法的技术方案包括以下步骤：

1)设备接收对时信号，并解析出所需的对时秒脉冲信号；

2)创建正常秒脉冲晶振计数缓冲区和守时秒脉冲缓冲区；

3)对时信号正常时，装置准确记录每秒的起始时刻的晶振计数，进而计算出每秒的晶振计数，并对每秒晶振计数的有效性进行判断，把有效的每秒晶振计数放入正常秒脉冲晶振计数缓冲区，缓冲区放满后再从第一个缓冲区开始循环写入；

4)对时信号异常时，根据缓存的秒脉冲晶振计数计算平均每秒的晶振计数f_ave，并对平均值计算时产生的余数y按照预设的分配规律进行分摊；余数分摊后的每一份数据分别与平均每秒的晶振计数f_ave相加得到每秒晶振计数，将每秒晶振计数放入守时秒脉冲缓冲区，装置依次取出守时秒脉冲缓冲区里的值进行守时。

步骤2)所述正常秒脉冲晶振计数缓冲区个数为2的i*n次幂，其中i,n为正整数且i≤n。

步骤4)所述计算平均每秒的晶振计数f_ave及余数y所采用的方法是移位和位操作运算。

步骤4)所述的预先设定的分配规律为：

a.创建一个余数分配表，表中设定好余数0～(2^i)-1所对应的分摊数据，即将每个余数相对均匀地分摊为2^i份，每份数据的值为0或1；

b.把余数y右移i位得到平均值y_ave及余数p，根据余数p查询余数分配表得到对应的一行值，将该行的值加上平均值y_ave，完成把余数y分摊成2^i份；

c.对2^i份中的每一份按照步骤b继续分摊，完成把余数y分摊成2^(i*2)份；

d.对2^(i*2)份中的每一份按照步骤b继续分摊，直至完成把余数y分摊成2^(i*n)份，余数y分摊结束。

本发明的有益效果是：本发明在对时信号或卫星信号正常时，计算并缓存每秒晶振计数个数；在对时信号或卫星信号丢失时，根据记录的秒脉冲晶振计数计算平均每秒晶振计数个数，并对产生的余数进行均摊，利用平均计算和余数均摊后的每秒晶振计数个数提供秒脉冲进行守时。在计算每秒平均晶振计数个数时，为了避免使用除法，采用移位和位操作运算，以方便在各种硬件上实现该方法。在计算出平均每秒的晶振计数个数后，由于晶振计数个数为整数，一般都会产生余数，为了避免余数对守时精度的影响，需要对余数做分摊处理。在余数分摊的过程中，为了避免分摊不均造成短时间的守时偏差过大，需要尽可能的把余数均匀的***到守时秒间隔中，本发明采用每次分8份分摊的方法，配合查表法，完成余数的均匀分摊，从而达到较高的守时精度。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示为本发明实施例具体流程图，本发明方法的具体步骤如下：

步骤1：创建接收秒脉冲晶振计数缓冲区rev_buf，缓冲区大小为512个，用于记录最近的512个正常接收的秒脉冲晶振计数；

步骤2：创建512个守时秒脉冲缓冲区，用于在装置的对时信号异常时，利用接收的秒脉冲晶振计数填充该缓冲区，装置循环利用该缓冲区的计数完成守时功能；

步骤3：创建一个数据表，用于把除以8得到的余数平均***到8个缓冲区，具体实施的数据表如下：

表一 8的余数分配表 

余数	Buf1	Buf2	Buf3	Buf4	Buf5	Buf6	Buf7	Buf8
									0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0
									2	1	0	0	0	1	0	0	0
3	1	0	0	1	0	0	1	0
									4	1	0	1	0	1	0	1	0
5	1	1	1	0	1	0	1	0
									6	1	1	1	0	1	1	1	0
7	1	1	1	1	1	1	1	0

步骤4：装置在可接收到正常的对时信号时，计算每一秒的晶振计数，依次放入接收rev_buf内，缓冲区放满后再从第一个缓冲区开始循环写入；

步骤5：装置在判断到丢失对时信号时，装置对rev_buf内512个秒脉冲晶振计数求和得sum，把sum右移9位得到平均值f_ave，取sum的低9位得到余数y。

步骤6：将余数y均摊为512份，具体步骤如下：

A.把余数y右移3位得到平均值p，取y的低3位得余数y，根据余数y的值在表1中找到对应的一行，将该行的值均加上平均值p，完成把余数y均摊为8份。

B.对上述8份中的每一个数据，按照步骤A的方法分别均摊为8份，这样完成将余数y均摊为64份。

C.对上述64份中的每一个数据，按照步骤A的方法分别均摊为8份，这样完成 将余数y均摊为512份，余数均摊过程结束。

步骤7：将上述余数均摊后的512份中的每一份均加上平均值f_ave，得到512个秒脉冲晶振计数，分别填充到守时秒脉冲缓冲区，装置依次取出守时秒脉冲缓冲区里的值进行守时。

在上述实施例中将缓冲区设置为8的n次幂，相应地创建了一个8的余数分配表，但本发明并不局限于这种设置方式，还可以将缓冲区设置为2、4、16等的n次幂，相应地创建一个2、4、16等地余数分配表，但本实施例采用的设置方式可以简单快速地实现余数分摊。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高效率的晶振频率守时方法，其特征在于，包括的步骤如下：

1)设备接收对时信号，并解析出所需的对时秒脉冲信号；

2)创建正常秒脉冲晶振计数缓冲区和守时秒脉冲缓冲区；

3)对时信号正常时，装置准确记录每秒的起始时刻的晶振计数，进而计算出每秒的晶振计数，并对每秒晶振计数的有效性进行判断，把有效的每秒晶振计数放入正常秒脉冲晶振计数缓冲区，缓冲区放满后再从第一个缓冲区开始循环写入；

4)对时信号异常时，根据缓存的秒脉冲晶振计数计算平均每秒的晶振计数f_ave，并对平均值计算时产生的余数y按照预设的分配规律进行分摊；余数分摊后的每一份数据分别与平均每秒的晶振计数f_ave相加得到每秒晶振计数，将每秒晶振计数放入守时秒脉冲缓冲区，装置依次取出守时秒脉冲缓冲区里的值进行守时。

2.根据权利要求1所述的一种高效率的晶振频率守时方法，其特征在于，步骤2)所述正常秒脉冲晶振计数缓冲区个数为2的i*n次幂，其中i,n为正整数且i≤n。

3.根据权利要求2所述的一种高效率的晶振频率守时方法，其特征在于，步骤4)所述计算平均每秒的晶振计数f_ave及余数y所采用的方法是移位和位操作运算。

4.根据权利要求3所述的一种高效率的晶振频率守时方法，其特征在于，步骤4)所述的预先设定的分配规律为：

a.创建一个余数分配表，表中设定好余数0～(2^i)-1所对应的分摊数据，即将每个余数相对均匀地分摊为2^i份，每份数据的值为0或1；

b.把余数y右移i位得到平均值y_ave及余数p，根据余数p查询余数分配表得到对应的一行值，将该行的值加上平均值y_ave，完成把余数y分摊成2^i份；

c.对2^i份中的每一份按照步骤b继续分摊，完成把余数y分摊成2^(i*2)份；

d.对2^(i*2)份中的每一份按照步骤b继续分摊，直至完成把余数y分摊成2^(i*n)份，余数y分摊结束。