CN206100006U - 电力***时间同步用高精度irig‑b码信号实现装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力***时间同步技术领域，具体涉及一种电力***时间同步用高精度IRIG‑B码信号实现装置，包括北斗***和IRIG‑B码调制生成模块，北斗卫星***接收器安装于电力***运行现场，北斗***输出端连接至IRIG‑B码调制生成模块和MCU，所述IRIG‑B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG‑B码组成信元生成及码元合成输出电路。本实用新型采用北斗卫星***时间信源进行纳秒级高精度IRIG‑B码设计，可靠地提高IRIG‑B码时间同步信号对时的精度，高精度的时间同步信号可以满足不同场合下各种运行设备和***的时间同步精度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力***时间同步技术领域，具体涉及一种电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置。
背景技术
电力***时间同步技术在电力***电力生产中扮演着越来越重要的地位。在过去，电力***内时间同步并不受重视，电力***的二次设备各自运行时间精度差，不统一，为电力生产和电力***事件分析带来诸多不便，无法及时有效的进行事件汇总和剖析，随着电力***运行的要求越来越高，***二次设备的技术不断升级发展，对运行时间同步有了广泛的要求，对时间同步对时信号的精度有了愈加苛刻的要求，原有的运行方式和信号精度不能满足电力***发展的需要，原有的时间精度不能覆盖电力***内运行的所有设备和***。随着智能电站数字化技术的广泛发展，电力***对于时间同步和时钟监测的精度要求必将越来越高，这就需要时间同步技术的进一步提高，以满足电力***不断发展的需要。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，给电力生产提供高精度时间保障。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，包括北斗***和IRIG-B码调制生成模块，北斗卫星***接收器安装于电力***运行现场，北斗***输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路。
本实用新型针对电力***智能化技术的不断发展以及电力***更多应用场合对时间同步技术的更高要求，结合电力***工程现场的运行实际，提出了利用北斗卫星***输出的时间信源提高电力***时间同步信号IRIG-B码精度的方案。本装置通过在电力***运行现场安装北斗卫星***接收器，引入了高精度时间信源。
其中，优选方案为：
所述北斗卫星***接收器对应安装天线，增强北斗卫星***接收器接收信号强度，保证信号源精度。
所述分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号；所述分频信源采用恒温晶振，便于长时间运行过程中保障启入分频信源的信号稳定；所述IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器和数据锁存器，信元生成电路输出端连接至数据选择器输入端，数据选择器控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，数据选择器的输出端连接数据锁存器的一输入端，经过数据锁存器的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。
本装置工作过程如下：
首先，北斗***接收卫星信号，锁定保持跟踪状态，获取卫星时间信息，提取时间信源信息输出至IRIG-B码调制生成模块和MCU；
第二步，IRIG-B码调制生成模块引入高精度时间基准北斗1PPS信号对分频信号同步处理电路进行信号同步处理，使得IRIG-B码中参与编码的信号精度均达到纳秒级，分频信号同步处理电路产生1kHz、10kHz、100kHz分频信号，信元生成电路产生IRIG-B码的信元1(5ms)、信元0(2ms)和位置识别标志信元P(8ms)；
第三步，通过MCU输出的P17控制线和1Hz、10Hz三种信号一起精准控制数据选择器按时序选通IRIG-B码的三种信元输出，经过数据锁存器组合而成IRIG-B码信号输出。
IRIG-B码的信号周期是1秒，共分10组码元，每一组的码元开始有一个位置标志Pn(P1-P9)。MCU输出的控制线P17，根据MCU接收的时间信息由程序控制进行置位(0或者1)，周期为10ms，MCU接收秒脉冲中断。在秒脉冲到来时硬件产生秒的准时标志Pr，数据选择器的控制信号把1秒时长分成10组进行分组编码，每组码元开始时刻控制数据选择器选通位置识别标志信元P，随后由MCU根据时间秒、分、时、天等时间信息变化同步控制P17产生秒、分、时、天等时间信息的数据处理，P17相应地进行置位计数，P17输出信号的码元周期为10ms，第一组码元中Pr后的4个码元(BCD编码)分别表示秒的1、2、4、8，共同表示秒的个位计数，随后是秒和分的间隔码元，之后的3个码元分别表示秒的10、20和40，这样秒的信息通过P17控制线控制数据选择器实现了IRIG-B码内秒的BCD编码，同样的道理在之后的分组码元中依次实现分、时、天等时间信息的IRIG-B的BCD编码。
MCU对北斗信源的输入状态和输出信号精度进行查询和管控，装置使用过程中所依赖的计算程序属于本领域技术人员公知技术。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型采用北斗卫星***时间信源进行纳秒级高精度IRIG-B码设计，可靠地提高IRIG-B码时间同步信号对时的精度，输出信号精度达到50nS，高精度的时间同步信号可以满足不同场合下各种运行设备和***的时间同步精度要求。
本装置可以广泛应用于电力***领域，北斗卫星***信号接收在工程现场易于安装实施，同时北斗卫星***信号使用安全、可靠，可推广应用于变电站、电厂、***调度等场所的电力***时钟同步***，在工程项目方案设计时可以和变电站、电厂等场所的二次设备同期设计和实施，达到全面覆盖电力***应用的二次设备范畴，可靠提高二次设备时间同步的运行精度，尤其是给智能化变电站的设备运行提供了时间精度保证，有效保障了电力***运行的安全稳定。
另外，采用北斗卫星***可以为中国北斗***的发展提供助力，也会进一步促进国产北斗卫星***的全面发展和广泛应用。
附图说明
图1是本实用新型框图。
图2是分频信号同步处理电路原理图。
图3是IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路原理图。
图4是IRIG-B码调制生成模块信号调制原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，本实用新型所述电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，包括北斗***和IRIG-B码调制生成模块，北斗卫星***接收器安装于电力***运行现场，北斗***输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路。
其中，北斗卫星***接收器对应安装天线，增强北斗卫星***接收器接收信号强度，保证信号源精度；如图2所示，分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号；所述分频信源采用恒温晶振，便于长时间运行过程中保障启入分频信源的信号稳定；如图3所示，IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器5D13和数据锁存器5D7，信元生成电路中5D16电路分组产生信元P和信元1,5D18产生信元0，三种信元连接至数据选择器5D13输入端，数据选择器5D13控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，以北斗信源中的秒脉冲作为参照，按照MCU接收的北斗信源的时间信息进行软件编程，有序控制P17数据线的置位变化(置位周期为10ms)，从而控制数据选择器5D13按照秒周期输出IRIG-B的编码，每秒周期内的编码包含十组码元，每组码元中的信元计数分别表示了时间信息的秒、分、时、天等时间信息，数据选择器5D13的输出端连接数据锁存器5D7的一输入端，经过数据锁存器5D7的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。
如图4所示，本装置工作过程如下：
首先，北斗***接收卫星信号，锁定保持跟踪状态，获取卫星时间信息，提取时间信源信息输出至IRIG-B码调制生成模块和MCU；
第二步，IRIG-B码调制生成模块引入高精度时间基准北斗1PPS信号对分频电路进行信号同步处理，使得IRIG-B码中参与编码的信号精度均达到纳秒级，分频信号同步处理电路产生1kHz、10kHz、100kHz分频信号，信元产生电路产生IRIG-B码的信元1(5ms)、信元0(2ms)和位置识别标志信元P(8ms)；
第三步，通过MCU输出的P17控制线和1Hz、10Hz三种信号精准控制数据选择器5D13按时序选通IRIG-B码的三种信元输出，经过数据锁存器5D7汇成IRIG-B码信号输出。
IRIG-B码的信号周期是1秒，共分10组码元，每一组的码元开始有一个位置标志Pn(P1-P9)。MCU输出的控制线P17，根据MCU接收的时间信息由程序控制进行置位(0或者1)，周期为10ms，MCU接收秒脉冲中断。在秒脉冲到来时选通秒的准时标志Pr,数据选择器5D13的控制信号把1秒时长分成10组进行分组编码，每组码元开始时刻控制数据选择器5D13选通位置识别标志信元P，随后由MCU根据时间秒、分、时、天等时间信息变化同步控制P17产生秒、分、时、天等时间信息的数据处理，P17相应地进行置位计数，P17输出信号的码元周期为10ms，第一组码元中Pr后的4个码元(BCD编码)分别表示秒的1、2、4、8，共同表示秒的个位计数，随后是秒和分的间隔码元，之后的3个码元分别表示秒的10、20和40，这样秒的信息通过P17控制线控制数据选择器5D13实现了IRIG-B码内秒的BCD编码，同样的道理在之后的分组码元中依次实现分、时、天等时间信息的IRIG-B的BCD编码。
MCU对北斗信源的输入状态和输出信号精度进行查询和管控，装置使用过程中所依赖的计算程序属于本领域技术人员公知技术。
Claims (5)
1.一种电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，其特征在于，包括北斗***和IRIG-B码调制生成模块，北斗卫星***接收器安装于电力***运行现场，北斗***输出端连接至IRIG-B码调制生成模块和MCU，所述IRIG-B码调制生成模块包括分频信号同步处理电路和IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路。
2.根据权利要求1所述的电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，其特征在于，所述北斗卫星***接收器对应安装天线。
3.根据权利要求1所述的电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，其特征在于，所述分频信号同步处理电路包括与非门、分频信源和10分频计数电路，MCU输出的T1端通过两级与非门1D22A和1D22B逻辑控制并启入分频信源10MHz后进入10分频计数电路，分别产生1MHz，100kHz，10kHz，1kHz及1Hz信号，所述10分频计数电路包括级联的分频芯片和级联的计数芯片，北斗1PPS信号分别为分频芯片和计数芯片的MR端提供置位信号。
4.根据权利要求3所述的电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，其特征在于，所述分频信源采用恒温晶振。
5.根据权利要求1所述的电力***时间同步用高精度IRIG-B码信号实现装置，其特征在于，所述IRIG-B码组成信元生成及码元合成输出电路包括信元生成电路、数据选择器和数据锁存器，信元生成电路输出端连接至数据选择器输入端，数据选择器控制端由MCU输出的P17控制线、1Hz信号和10Hz信号共同控制，数据选择器的输出端连接数据锁存器的一输入端，经过数据锁存器的输出端输出准确完整的IRIG-B时间编码。
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