一種應(yīng)用gps北斗時鐘同步插件的行波測距裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，包括PT/CT板、ARM板、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)板、串口板以及由A/D采樣芯片和FPGA模塊組成的高速采集板，其特征在于：還包括一個由FPGA模塊控制的時鐘板，所述時鐘板上設(shè)置GPS北斗時鐘同步插件，所述GPS北斗時鐘同步插件采用標(biāo)準(zhǔn)96PIN插針與行波測距背板總線兼容。本實(shí)用新型的行波測距裝置通過GPS北斗時鐘同步插件同時接收GPS和北斗兩個不同衛(wèi)星系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時間信息，當(dāng)其中一個系統(tǒng)接收故障或者信號異常時，可以自動切換到另外一個授時系統(tǒng)，保證上游時間源的穩(wěn)定接收，且北斗衛(wèi)星系統(tǒng)為我國自主開發(fā)，在安全性上更有保障，降低了授時系統(tǒng)異常導(dǎo)致電力系統(tǒng)重大事故的概率。
【專利說明】—種應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及行波測距設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種應(yīng)用了 GPS和北斗時鐘同步插件的行波測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，輸電線路經(jīng)常發(fā)生各種故障，由于線路很長，并且很多線路地形復(fù)雜，尋找故障地點(diǎn)就非常費(fèi)時費(fèi)力費(fèi)錢。傳統(tǒng)的故障測距方法利用電壓除以電流得到阻抗，然后根據(jù)線路參數(shù)估計故障距離，由于線路故障大多非金屬短接，過渡阻抗無法確定，因此誤差很大。
[0003]目前世界各國的故障測距技術(shù)均以發(fā)展測量故障行波到達(dá)母線觀察點(diǎn)之間的時間，利用兩端母線測量行波到達(dá)時間之差，或測量行波往返一次所需時間來測量距離。早期的行波測距裝置有A、B、C型3種型式，可靠性均不甚理想?，F(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展已提供許多可靠手段，其中精確時間源可以由GPS來提供。最簡單的表示是故障點(diǎn)到測量點(diǎn)之間的距離，用行波傳輸?shù)絻啥藴y得的時間差可直接算出。
[0004]要確保電廠、變電站的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，首先要確保設(shè)備內(nèi)部時鐘的一致性。在北斗電力全網(wǎng)時間同步管理系統(tǒng)出現(xiàn)之前，為了統(tǒng)一內(nèi)部時鐘，我國電力系統(tǒng)不得不通過美國GPS民用頻道向電力系統(tǒng)的電力自動化設(shè)備、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、安全自動保護(hù)設(shè)備、故障及事件記錄等提供授時信號，這使我國電力安全和國家安全難以得到保障。
[0005]上世紀(jì)90年代中國在東南沿海的一次軍演中，使用的GPS衛(wèi)星就曾出現(xiàn)問題。伊拉克戰(zhàn)爭期間，因?yàn)槊绹苤疲覈鞑棵裼肎PS受到影響。電力工業(yè)的安全生產(chǎn)關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng)濟(jì)命脈，一旦發(fā)生緊急事態(tài)，GPS信號關(guān)閉或調(diào)整，將引發(fā)我國電網(wǎng)系統(tǒng)的重大安全事故。目前，我國電網(wǎng)每年都有因GPS衛(wèi)星授時不準(zhǔn)而發(fā)生的事故，給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。
[0006]如何建立完善的時間同步機(jī)制，同時使電力系統(tǒng)時間同步系統(tǒng)不受他國控制，是擺在電力行業(yè)面前的一大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用了 GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置的實(shí)施方式，以期望解決行波測距過程中GPS衛(wèi)星授時不準(zhǔn)而導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生重大事故的問題。
[0008]為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，包括PT/CT板、ARM板、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)板、串口板以及由A/D采樣芯片和FPGA模塊組成的高速采集板，所述行波測距裝置還包括一個由FPGA模塊控制的時鐘板，所述時鐘板上設(shè)置GPS北斗時鐘同步插件，所述GPS北斗時鐘同步插件采用標(biāo)準(zhǔn)96PIN插針與行波測距背板總線兼容。
[0010]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述GPS北斗時鐘同步插件包括與FPGA模塊通過UART方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄SP模塊、與FPGA模塊連接的TD3015T雙模模塊和光B碼模塊。
[0011]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述TD3015T雙模模塊設(shè)置雙模天線和NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器。
[0012]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述光B碼模塊與FPGA模塊之間的連接方式為光纖連接。
[0013]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述FPGA模塊內(nèi)部設(shè)置FIFO模塊和PPS/10M同步模塊。
[0014]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述FIFO模塊與與NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果之一是:GPS北斗時鐘同步插件同時接收GPS和北斗兩個不同衛(wèi)星系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時間信息，當(dāng)其中一個系統(tǒng)接收故障或者信號異常時，可以自動切換到另外一個授時系統(tǒng)，保證上游時間源的穩(wěn)定接收，且北斗衛(wèi)星系統(tǒng)為我國自主開發(fā)，在安全性上更有保障，降低了授時系統(tǒng)異常導(dǎo)致電力系統(tǒng)重大事故的概率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型GPS北斗時鐘同步插件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]如圖1所示，GPS北斗時鐘同步插件包括DSP模塊107、FPGA模塊104、TD3015T雙模模塊102及光B碼模塊108，DSP模塊107和FPGA模塊104之間通過UART方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，TD3015T雙模模塊102及光B碼模塊108分別與FPGA模塊104連接，TD3015T雙模模塊102設(shè)置雙模天線101和NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器103。
[0020]FPGA模塊104中設(shè)置FIFO模塊106，F(xiàn)IFO模塊106與TD3015T雙模模塊102的NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器103連接；FPGA模塊104內(nèi)置PPS/10M同步模塊105。PPS/10M同步模塊105框圖主要分為五個部分，分別為PPS跟蹤狀態(tài)模塊、PPS再生調(diào)相模塊、OCXO鑒相模塊、PPS多路輸出模塊和晶體/銣鐘IOM選擇模塊。
[0021]DSP模塊107通過NMEA串口接收TD3015T雙模模塊102發(fā)出的報文，報文信息包括GGA定位信息和RMC最簡導(dǎo)航傳輸數(shù)據(jù)信息。GGA定位信息包含接收機(jī)定位、測時相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0022]DSP模塊107與FPGA模塊104的數(shù)據(jù)總線使用DSP模塊107的外設(shè)XINTF接口實(shí)現(xiàn)。
[0023]FPGA模塊104處理光B碼模塊108通過光纖輸入的IRIG-B信號，并在TD3015T雙模模塊102的NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器103中過濾出GGA信息和RMS信息，并先存在FIFO模塊106中，然后以中斷的方式來通知DSP模塊107取數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP模塊108中。
[0024]FPGA模塊104內(nèi)部的PPS/1OM同步模塊106處理外部多路PPS時鐘源，DSP模塊108通過時鐘源質(zhì)量等信息選擇一路作為PPS基準(zhǔn)對10M晶體進(jìn)行馴服；在外部PPS時鐘源丟失的情況下能夠根據(jù)之前馴服的結(jié)果進(jìn)行守時功能，即能夠在外部PPS時鐘源參考丟失的情況下依然能輸出PPS和IOM時鐘。
[0025]GPS北斗時鐘同步插件可以同時兼容接收GPS和北斗兩種衛(wèi)星時間信號，可以設(shè)定任意一種衛(wèi)星時間信號作為主時間源，當(dāng)主時間源出現(xiàn)故障時或者信號異常時，系統(tǒng)自動識別誤碼并切換到備用時間信號源接收，倒換時間小于50ms，倒換時帶有蜂鳴告警，無需人工手動干預(yù)。有的設(shè)備不能自動倒換，需要人工干預(yù)，這類設(shè)備在自動化程度越來越高的電力行業(yè)并不適用。系統(tǒng)采用模塊式組合，主要優(yōu)點(diǎn)是可以保證在不同的應(yīng)用場合，針對使用需求可以任意配置PPS，光IRIG-B接口，RS232報文信息等接口的類型和數(shù)量。GPS北斗時鐘同步插件單向授時精度100納秒，雙向授時達(dá)到20納秒，指標(biāo)均優(yōu)于國外同類系統(tǒng)。衛(wèi)星丟失狀態(tài)下時鐘信號自我保持精度在2小時內(nèi)誤差小于10us。
[0026]如圖2所示，行波測距裝置包括PT/CT板、ARM板、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)板、串口板、由A/D采樣芯片和FPGA模塊組成的高速采集板以及由FPGA模塊控制的時鐘板。時鐘板上設(shè)置如圖1所示的GPS北斗時鐘同步插件，GPS北斗時鐘同步插件采用標(biāo)準(zhǔn)96PIN插針與行波測距背板總線兼容。
[0027]A/D采樣芯片采集來自于PT/CT板的二次側(cè)電壓電流信號，并將獲得的采樣數(shù)據(jù)傳遞到FPGA模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后由FPGA模塊將處理后的電壓電流信號傳遞給ARM板。
[0028]時鐘同步插件可以獲取GPS、北斗和光B碼信號，時鐘板對這些信號進(jìn)行解析，從而將獲得的授時信號輸送到FPGA模塊中，由FPGA模塊和ARM板共同處理行波測距裝置采集到的電壓電流信號和授時信號，測算出電力系統(tǒng)的故障點(diǎn)距離。
[0029]網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)板和串口板用于獲取外接保護(hù)裝置的故障信息和波形文件，然后轉(zhuǎn)發(fā)
給主站。
[0030]盡管這里參照本實(shí)用新型的解釋性實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，包括PT/CT板、ARM板、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)板、串口板以及由A/D采樣芯片和FPGA模塊組成的高速采集板，其特征在于:還包括一個由FPGA模塊控制的時鐘板，所述時鐘板上設(shè)置GPS北斗時鐘同步插件，所述GPS北斗時鐘同步插件采用標(biāo)準(zhǔn)96PIN插針與行波測距背板總線兼容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，其特征在于:所述GPS北斗時鐘同步插件包括與FPGA模塊通過UART方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄SP模塊、與FPGA模塊連接的TD3015T雙模模塊和光B碼模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，其特征在于:所述TD3015T雙模模塊設(shè)置雙模天線和NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，其特征在于:所述光B碼模塊與FPGA模塊之間的連接方式為光纖連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，其特征在于:所述FPGA模塊內(nèi)部設(shè)置FIFO模塊和PPS/10M同步模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用GPS北斗時鐘同步插件的行波測距裝置，其特征在于:所述FIFO模塊與NEMA串口數(shù)據(jù)過濾器連接。
【文檔編號】G01R31/08GK203455441SQ201320446014
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王曉, 張可, 王成進(jìn), 王皓, 仇新宏, 尹濤, 王紅光 申請人:安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限責(zé)任公司