基于FPGA的電力系統(tǒng)GPS-北斗時間同步裝置.pdf

1、電力是一種關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)性資源，是社會和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的總開關(guān)，因此，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的覆蓋范圍非常廣泛，為全面、準(zhǔn)確地監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以便預(yù)防事故的發(fā)生或者分析事故發(fā)展的過程與原因，電力系統(tǒng)各自動化裝置之間需采用一個統(tǒng)一的時間信息，從而對時間同步裝置的需求就極為迫切。
　　 本文設(shè)計的時間同步裝置采用GPS和北斗雙模授時以及外部IRIG-B碼冗余備份，保證了時鐘源信號的可靠性和穩(wěn)定性;并

2、且采用積木式模塊化設(shè)計方案，可擴(kuò)展輸出多種類型和不同接口的對時信號，可以很好地適應(yīng)不同場合和不同設(shè)備的應(yīng)用需求。本文設(shè)計該時間同步裝置的核心思想是:在時鐘源信號可用的情況下，利用衛(wèi)星時間信號馴服本地時鐘，并同步輸出高精度時間信息;衛(wèi)星信號失效時，則由本地時鐘實(shí)現(xiàn)自守時功能，保證電力系統(tǒng)時間同步的可靠性。
　　 本文分析了國內(nèi)外電力系統(tǒng)時間同步的實(shí)現(xiàn)方法和守時技術(shù)，并根據(jù)電力系統(tǒng)對時間同步裝置的應(yīng)用要求，設(shè)計了GPS/北斗時間同步

3、裝置的總體架構(gòu)方案，并簡要分析了各模塊的工作原理。
　　 高精度守時功能的實(shí)現(xiàn)是本文研究的核心內(nèi)容，本文采用鎖相環(huán)控制原理實(shí)現(xiàn)對本地恒溫晶振的馴服，并且在FPGA的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)守時功能。本文選用大普通信技術(shù)有限公司的023A-10.00MHz系列的恒溫晶振作為本地時鐘。首先對本地時鐘進(jìn)行分頻控制得到本地秒脈沖信號，并采用等效脈沖計數(shù)時間間隔測量方法測得本地1PPS和外部1PPS的時間偏差，然后通過PI控制器，完成對本地晶振輸出頻率

4、的校正。
　　 本文采用DSP芯片TMS320F2812作為系統(tǒng)主控制單元，并設(shè)計了其電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路和JTAG接口電路。然后對該時間同步裝置所采用的GPS M12T授時模塊和BD授時模塊進(jìn)行了介紹，并簡要闡述了各信號輸出板和人機(jī)交互模塊的各部分功能。在軟件實(shí)現(xiàn)方面，采用模塊化設(shè)計思想，完成了系統(tǒng)主程序、衛(wèi)星信號同步失步判斷程序、時鐘源選擇程序和晶振馴服程序的設(shè)計。
　　 時間同步裝置設(shè)計完成后搭建了實(shí)驗(yàn)平臺