基于FPGA的電力系統(tǒng)GPS-北斗時(shí)間同步裝置.pdf

1、電力是一種關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性資源，是社會(huì)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?，F(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(guò)程與原因，電力系統(tǒng)各自動(dòng)化裝置之間需采用一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間信息，從而對(duì)時(shí)間同步裝置的需求就極為迫切。
　　 本文設(shè)計(jì)的時(shí)間同步裝置采用GPS和北斗雙模授時(shí)以及外部IRIG-B碼冗余備份，保證了時(shí)鐘源信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性;并

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

3、裝置的總體架構(gòu)方案，并簡(jiǎn)要分析了各模塊的工作原理。
　　 高精度守時(shí)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(duì)本地恒溫晶振的馴服，并且在FPGA的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)守時(shí)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(shí)鐘。首先對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行分頻控制得到本地秒脈沖信號(hào)，并采用等效脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間間隔測(cè)量方法測(cè)得本地1PPS和外部1PPS的時(shí)間偏差，然后通過(guò)PI控制器，完成對(duì)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(jì)了其電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和JTAG接口電路。然后對(duì)該時(shí)間同步裝置所采用的GPS M12T授時(shí)模塊和BD授時(shí)模塊進(jìn)行了介紹，并簡(jiǎn)要闡述了各信號(hào)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(jì)思想，完成了系統(tǒng)主程序、衛(wèi)星信號(hào)同步失步判斷程序、時(shí)鐘源選擇程序和晶振馴服程序的設(shè)計(jì)。
　　 時(shí)間同步裝置設(shè)計(jì)完成后搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)