CN113960413A - 故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，包括以下步骤：步骤a、汇集单元MCU在T1时刻输出一个授时脉冲电平变化触发汇集单元射频芯片的捕获计数器开始计数，然后发送带有时间戳为T1的授时报文给汇集单元射频芯片；步骤b、汇集单元射频芯片主控在T2时刻收到授时报文后并准备在T3时刻转发授时报文；步骤c、采集单元射频芯片在收到授时报文时触发采集单元射频芯片的内核定时器打时间戳，然后在T5时刻向采集单元MCU转发授时报文；步骤d、采集单元MCU在T6时刻收到授时报文时完成***时间同步。本发明中汇集单元、采集单元与射频器件之间增加授时脉冲输出和脉冲捕获，用来精确补偿对时信息传输误差，对时精度<1us。
Description
技术领域
本发明属于故障指示器技术领域，具体涉及一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法。
背景技术
架空暂态录波型远传故障指示器由汇集单元和采集单元组成，通常是3个采集单元分别用于ABC三相线路的数据采集。故障指示器工作时，采集单元对线路进行电流录波，并对线路情况进行识别，当线路出现故障时，触发三相同步录波，获取相关波形数据并上传至汇集单元；汇集单元将信息发送至主站，由主站结合各点录波数据，分析故障类型和对故障点进行定位。
在三相同步录波、主站信息汇总和录波数据分析等各个环节，数据源时间是否一致，将直接影响故障的研判和故障点定位。因此，如何保证故障指示器***各个分立单元时间同步，是确保***稳定可靠工作的前提条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，实现高精度的时间同步。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，基于设置在汇集单元内的汇集单元MCU和汇集单元射频芯片和设置在采集单元内的采集单元MCU和采集单元射频芯片，包括以下步骤：步骤a、当汇集单元MCU准备发送一个时间戳为T1的授时报文时，在T1时刻输出一个授时脉冲电平变化触发汇集单元射频芯片的捕获计数器开始计数，然后发送带有时间戳为T1的授时报文给汇集单元射频芯片；步骤b、汇集单元射频芯片主控在T2时刻收到授时报文后并准备在T3时刻转发授时报文，则在T2时刻启动汇集单元射频芯片的发送定时器，然后汇集单元射频芯片主控将时间戳为T3的授时报文写入其发送寄存器并在发送定时器计时结束时发出授时报文，其中，T2=T1+ΔT1，ΔT1为汇集单元射频芯片的主控通过捕获计数器的计数值获得汇集单元MCU和汇集单元射频芯片主控间的报文单向传输时间，T3=T2+ΔT2，ΔT2为发送定时器的定时时间；步骤c、采集单元射频芯片在收到授时报文时触发采集单元射频芯片的内核定时器打时间戳，然后在T5时刻向采集单元MCU转发授时报文；在转发授时报文时，采集单元射频芯片主控在T5时刻输出一个授时脉冲电平变化触发采集单元MCU的捕获计数器开始计数然后再发送带有T5时间戳的授时报文，其中，T5=T4+ΔT4，T4为采集单元射频芯片收到授时报文的时刻，ΔT4为采集单元射频芯片主控在T5时刻转发授时报文时读取的采集单元射频芯片内核定时器当前值与收到同步字的时间戳的差值，T4=T3+ΔT3，ΔT3为汇集单元射频芯片与采集单元射频芯片报文传输所需要的时间；步骤d、采集单元MCU在T6时刻收到授时报文时完成***时间同步，其中，T6= T5+ΔT5，ΔT5为采集单元MCU通过捕获计数器计数值获得的采集单元射频芯片主控和采集单元MCU之间报文单向传输时间。
本发明中汇集单元、采集单元与射频器件之间增加授时脉冲输出和脉冲捕获，用来精确补偿对时信息传输误差，对时精度<1us；采用经济高效型超低功耗的射频器件CC1310，成本低。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法的控制原理图。
具体实施方式
参见附图，本发明提供了一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，基于设置在汇集单元内的汇集单元MCU和汇集单元射频芯片和设置在采集单元内的采集单元MCU和采集单元射频芯片，包括以下步骤。
步骤a、当汇集单元MCU准备发送一个时间戳为T1的授时报文时，在T1时刻输出一个授时脉冲电平变化触发汇集单元射频芯片的捕获计数器开始计数，然后发送带有时间戳为T1的授时报文给汇集单元射频芯片。
步骤b、汇集单元射频芯片主控在T2时刻收到授时报文后并准备在T3时刻转发授时报文，则在T2时刻启动汇集单元射频芯片的发送定时器，然后汇集单元射频芯片主控将时间戳为T3的授时报文写入其发送寄存器并在发送定时器计时结束时发出授时报文，
其中，T2=T1+ΔT1，ΔT1为汇集单元射频芯片的主控通过捕获计数器的计数值获得汇集单元MCU和汇集单元射频芯片主控间的报文单向传输时间，
T3=T2+ΔT2，ΔT2为发送定时器的定时时间。
步骤c、采集单元射频芯片在收到授时报文时触发采集单元射频芯片的内核定时器打时间戳，然后在T5时刻向采集单元MCU转发授时报文。
在转发授时报文时，采集单元射频芯片主控在T5时刻输出一个授时脉冲电平变化触发采集单元MCU的捕获计数器开始计数然后再发送带有T5时间戳的授时报文，
其中，T5=T4+ΔT4，T4为采集单元射频芯片收到授时报文的时刻，ΔT4为采集单元射频芯片主控在T5时刻转发授时报文时读取的采集单元射频芯片内核定时器当前值与收到同步字的时间戳的差值，
T4=T3+ΔT3，ΔT3为汇集单元射频芯片与采集单元射频芯片报文传输所需要的时间。
步骤d、采集单元MCU在T6时刻收到授时报文时完成***时间同步，其中，T6= T5+ΔT5，ΔT5为采集单元MCU通过捕获计数器计数值获得的采集单元射频芯片主控和采集单元MCU之间报文单向传输时间。
上述汇集单元射频芯片和采集单元射频芯片均为CC1310。具体的，CC1310中含有8025T时钟芯片。
汇集单元MCU和汇集单元射频芯片间的数据接口采用全双工的串口，串口速率为2M/s。采集单元MCU和采集单元射频芯片间的数据接口采用全双工的串口，串口速率为2M/s。
下面结合具体实施例详细阐述本发明。
汇集单元和采集单元的MCU都有自己独立的***时钟。汇集单元时间基准来源于天基***（GPS、北斗），它为采集单元提供可靠的精准授时服务。
步骤a、汇集单元MCU准备发送一个时间戳为10:00:00的授时报文。首先，在T1=10:00:00时刻输出一个授时脉冲电平变化，触发汇集单元射频芯片CC1310主控的捕获计数器开始计数。然后，再发送带有10:00:00时间戳的授时报文给汇集单元射频芯片CC1310主控。
步骤b、汇集单元射频芯片CC1310主控通过捕获计数器计数值，获得汇集单元MCU和CC1310主控之间，报文单向传输时间为ΔT1。由于汇集单元CC1310主控含有8025T时钟芯片，满足高精度计时需求，因此ΔT1是准确的。
汇集单元射频芯片CC1310主控准备收到授时报文后，立即进行转发，假设此时为T2时刻，则T2=T1 +ΔT1。假设ΔT1为1秒，那么T2时刻就是10:00:01。
假设汇集单元CC1310RF准备在T3时刻转发授时报文。首先在T2时刻CC1310主控启动CC1310RF的发送定时器，延时时间为ΔT2=T3-T2。假设ΔT2为1秒，那么T3时刻就是10:00:02。
然后CC1310主控，将时间戳为10:00:02的授时报文写入CC1310RF发送寄存器。
在T3时刻CC1310RF延时结束，发出授时报文。
步骤c、采集单元CC1310RF在T4时刻收到授时报文。汇集单元CC1310RF到采集单元CC1310RF单向传输时间ΔT3=T4-T3。汇集单元的CC1310RF发出授时报文命令，采集单元的CC1310RF接收授时命令，由于二者之间是电磁波传输且传输距离较短，因此传输时间及环境因素（温度、湿度、压力等）造成的传输延时可以忽略；ΔT3主要是硬件延时，包括授时报文的发送处理和接收处理。当芯片处理速度、授时报文长度确定后，ΔT3也就确定了。假设ΔT3为1秒，那么T4时刻就是10:00:03。
CC1310的RF单元也有无线信号捕获机制。采集单元CC1310RF在T4时刻收到授时报文，授时报文的同步字会自动触发CC1310的RF内核定时器打时间戳（即保存当前定时器数值）。
CC1310主控在T5时刻转发授时报文时，通过读取RF内核定时器当前值，与收到同步字的时间戳对比，获取ΔT4值。假设ΔT4为1秒，那么T5时刻就是10:00:04。
首先采集单元CC1310主控，在T5时刻输出一个授时脉冲电平变化，触发采集单元MCU的捕获计数器开始计数。然后再发送带有10:00:04时间戳的授时报文。
步骤d、采集单元MCU在T6时刻收到授时报文。采集单元MCU通过捕获计数器计数值，获得CC1310主控和采集单元MCU之间，报文单向传输时间为ΔT5。假设ΔT5为1秒，那么T6时刻就是10:00:05。
采集单元使用推算出来的T6时刻值完成***对时。
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；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，基于设置在汇集单元内的汇集单元MCU和汇集单元射频芯片和设置在采集单元内的采集单元MCU和采集单元射频芯片，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、当汇集单元MCU准备发送一个时间戳为T1的授时报文时，在T1时刻输出一个授时脉冲电平变化触发汇集单元射频芯片的捕获计数器开始计数，然后发送带有时间戳为T1的授时报文给汇集单元射频芯片；
步骤b、汇集单元射频芯片主控在T2时刻收到授时报文后并准备在T3时刻转发授时报文，则在T2时刻启动汇集单元射频芯片的发送定时器，然后汇集单元射频芯片主控将时间戳为T3的授时报文写入其发送寄存器并在发送定时器计时结束时发出授时报文，
其中，T2=T1+ΔT1，ΔT1为汇集单元射频芯片的主控通过捕获计数器的计数值获得汇集单元MCU和汇集单元射频芯片主控间的报文单向传输时间，
T3=T2+ΔT2，ΔT2为发送定时器的定时时间；
步骤c、采集单元射频芯片在收到授时报文时触发采集单元射频芯片的内核定时器打时间戳，然后在T5时刻向采集单元MCU转发授时报文；
在转发授时报文时，采集单元射频芯片主控在T5时刻输出一个授时脉冲电平变化触发采集单元MCU的捕获计数器开始计数然后再发送带有T5时间戳的授时报文，
其中，T5=T4+ΔT4，T4为采集单元射频芯片收到授时报文的时刻，ΔT4为采集单元射频芯片主控在T5时刻转发授时报文时读取的采集单元射频芯片内核定时器当前值与收到同步字的时间戳的差值，
T4=T3+ΔT3，ΔT3为汇集单元射频芯片与采集单元射频芯片报文传输所需要的时间；
步骤d、采集单元MCU在T6时刻收到授时报文时完成***时间同步，其中，T6= T5+ΔT5，ΔT5为采集单元MCU通过捕获计数器计数值获得的采集单元射频芯片主控和采集单元MCU之间报文单向传输时间。
2.根据权利要求1所述的故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，其特征在于，汇集单元射频芯片和采集单元射频芯片均为CC1310。
3.根据权利要求2所述的故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，其特征在于，CC1310中含有8025T时钟芯片。
4.根据权利要求1所述的故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，其特征在于，汇集单元MCU和汇集单元射频芯片间的数据接口采用全双工的串口，串口速率为2M/s。
5.根据权利要求1所述的故障指示器中汇集单元和采集单元的时间同步方法，其特征在于，采集单元MCU和采集单元射频芯片间的数据接口采用全双工的串口，串口速率为2M/s。
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