GPS对时功能在电力系统自动化中的应用

阐述了授时时钟在变电站自动化系统中对自动化装置授时的基本原理,提出了利用全球定位系统GPS（Global Positioning System）接收器与AT89C55单片机系统实现变电站授时时钟的方案,给出了时钟的软、硬件设计,并详细介绍了装置内部的全球定位系统秒脉冲（PPS）信号的软件防干扰措施及串口通信上的提前发送技术。     

基于MB 90543的高性能GPS同步时钟研制

全球定位系统(GPS)同步时钟由GPS接收器、单片机及其外围电路组成。以MB90543为核心的时钟中心处理单元负责读取GPS接收器发送的数据信息并作适当处理,从中获取ASCII码国际标准时间的时间信息,经转换为BCD码后的串行时间信息供显示。该时钟选用可供嵌入式系统应用的M12 GPS接收器,可输出时间精度为1μs的秒脉冲。测频和数码管显示电路保证了电网频率的实时测量和显示。时钟软件包括初始化、接收器收/发、串口/CAN总线收/发、显示等子程序。采用串行通信方式授时,串行数据的收/发均采用中断方式,能提供日期和时间信息;而采用脉冲校时,可保证装置的校时误差小于50μs。在时钟装置中,采用以上2种综合校时方式。指出正确识别秒脉冲信号是确保同步校时的关键,软件及外部硬件计数阵列给秒脉冲信号加硬件窗的抗干扰措施效果良好。所设计的同步时钟投入运行后表明,符合设计要求。     

热工微机保护系统GPS授时的研究和应用

热工微机保护系统是具有毫秒级事故追忆功能的PLC保护系统。GPS授时装置能全天候、实时地接收GPS卫星发出的信号,获取精确的导航定位信息和精确的时间信息。通过与GPS授时装置通讯,读取GPS卫星标准时间,定期校正PLC控制器,使PLC时钟与标准时间始终保持同步,从而进一步完善提高毫秒级事故追忆功能。     

北斗／GPS卫星同步授时系统在焦作电厂的应用

北斗卫星导航授时系统是我国完全自主的．继美国GPS和俄罗斯GLONASS后的全球第3个卫星导航授时系统,具有优异的授时体制,授时性能优于GPS。北斗／GPS系统卫星基准源采用北斗和GPS卫星双系统互为备份,同时接收北斗和GPS系统卫星信号,提供高精度的脉冲信号、时间码信号．串行时间信息和网络授时服务,较好地满足电力时间同步系统高精度、高可靠性的需要。     

变电站对时异常信号辅助检测装置的设计与实现

时间同步装置作为变电站内唯一的时钟源,其自身运行状态和输出的时间同步信号是否存在异常,是关乎变电站内安全运行的前提。但由于其自身运行状态和输出信号的不可见性,如何对其进行检测是个难题,因此通过研究时间同步信号电力相关标准、现场变电站内时间同步装置授时的拓扑架构和实际应用方式,提出变电站对时异常信号辅助检测装置。通过MMS报文监测其运行状态和采集其输出的时间信号,并实现自动识别同步信号类型,进行差值比对、分析解码其携带的时间编码是否满足标准,从而对时间同步装置输出信号是否存在异常进行检测。     

GPS模块和89C52控制器的授时与定位装置设计制作

为精确获取时间信息和位置信息,提出以全球定位系统(GPS)模块为GPS信号处理器、以89C52单片机为控制器的授时与定位装置的设计方案。设计授时与定位装置的系统结构构架,给出装置的主要硬件设计电路和主要软件设计框图,详细阐述GPS数据接受语句的格式及含义。使用Proteus仿真验证设计方案的正确性与可行性。最后制作授时与定位装置实物,实现授时功能与定位功能,具有一定的实用价值。     

一种可用于电力系统功角广域测量的GPS精密授时方法

GPS授时以其精度高、所受干扰小、实时等优点而在授时工作上有着广泛的应用前景。本文研究了具有定时功能的GPS-OEM芯片RS232输出和1PPS输出的特点及应用,并提供了在电力系统功角广域测量中用其实现精确授时的方法,可用于改进传统的授时模式。     

基于GPS授时的电网频率测量技术的研究

提出了一种基于GPS授时的电网频率测量的新方法,系统以GPS接收机提供的1PPS信号为基准源,结合GPS时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特性,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时钟精度和稳定性。然后将此时钟提供给DSP的定时器,通过DSP的e CAP模块对输入信号的上升沿进行捕获,记录两个上升沿的触发时间得到电网的实时频率。     

利用FPGA实现GPS失步下精确守时

选用M 12 Timing Oncore Receiver GPS模块、Cyclone Ⅱ系列EP2C8现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、10MHz高精度恒温晶振等设计硬件电路,实现GPS时钟在失步情况下精确对时。由GPS模块接收GPS卫星授时信号,输出秒脉冲和GPS时标至FPGA,同时恒温晶振10MHz脉冲信号输至FPGA,经FPGA处理后的秒脉冲信号和GPS时标信息通过驱动电路并行送到串口或光纤模块。软件分成秒脉冲上升沿判别、10MHz晶振脉冲计数、GPS失步情况下秒脉冲生成、GPS时标接收/发送4个功能模块,用VHDL语言对各软件模块进行功能开发,并给出了程序清单。仿真和试验结果表明,该方法可保证GPS时钟在失步12h内秒脉冲误差小于50μs。     

卫星授时-时间同步性能检测研究

着重指出卫星授时业务不仅仅指本地时钟与卫星时间之间需要高品质同步,以智能变电站的授时应用为例,所有被授时同步设备之间及其与本地时钟之间也需要高品质同步;通过研究设计智能变电站的时间同步性能检测系统,介绍时间同步信号的仿真、输出、检测以及对同步过程与性能的检测、分析;设计的检测系统能检测卫星授时信号、时钟输出的同步信号和被同步设备的反馈信号,达到进行全链路信号闭环检测。     

电网状态监测系统GPS同步时钟的稳定性研究

GPS接收机输出的秒脉冲信号在统计意义下与国际标准时间高度同步,具有相当高的精度,但是由于其误差服从正态分布,单个秒脉冲误差可能较大。为提高基于GPS的同步时钟的精度和稳定性,该文根据GPS时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振时钟的新方法,实现了高精度、高稳定度的同步时钟。所设计的GPS同步时钟不受GPS信号短时失效的影响,具有较高的可靠性和实用性,能够满足电力系统电网状态监测的要求。     

同步发电机绝对内电势角测量方法研究

传统的功角测量方法因机端电压过零整形而引入误差,影响了相对内电势角测量的精度。介绍了绝对内电势角的定义,并提出一种测量绝对内电势角,进而获得高精度的相对内电势角的方法。提出的方法不使用机端电压过零整形脉冲,而是与等间隔分频GPS秒脉冲得到的定时脉冲比相,因此,完全不受发电机所处的运行状态的影响,能够在各种运行方式和扰动情况下获取高精度的绝对转子角。     

基于GPS的高精度时钟在线校频与授时研究

为提高全球定位系统(global position system,GPS)广域授时的精度与稳定度,根据GPS时钟与晶振时钟的不同特性,建立互补时钟的广义回归模型,并利用广义最小二乘法对晶振频率进行估计,算法修正了已有回归模型中因量测值频率漂移而造成的误差,实现了在晶振频率漂移较大或量测值间隔较长时的精确估计,在此基础上生成可与国际协调时间(coordinated universal time,UTC)同步的授时秒脉冲,通过相位补偿算法,校正生成秒脉冲与UTC秒脉冲的相位差,实现精确授时。实验结果验证该算法在使用SBR-LS接收模块与普通有源晶振条件下,授时稳定度和精确度得到大幅提升,在长时间运行中授时误差不超过±25ns,可为广域测量、故障测距等应用提供精确时标,满足电网监控系统在线广域授时要求。     

智能终端GOOSE时标的精确测试方法

介绍了一种精确测试GOOSE时标的方法,利用数字式继电保护测试仪的快速开关量输出搭建了时间测试回路,并采用GPS主时钟来给数字式继电保护测试仪和被测智能终端对时,使用示波器对时间测试回路发出的被测智能终端接收的测试信号和主时钟的秒脉冲信号进行比对,然后通过截获被测智能终端发出的报文来检测GOOSE的时标准确度。现场的应用验证了该方法的正确性。     

基于误差分析的变电站高精度时钟产生新方法

针对全球定位系统(GPS)接收机输出时钟和晶振时钟在实际应用中存在的问题,建立了相应的误差模型,在误差估计的基础上,提出了一种全新的高精度同步时钟产生方法.基于该方案的同步时钟装置可以根据GPS时钟和晶振时钟的运行误差状况,选择适当的工作方式,保证在各种工况下均能输出高精度同步时钟,显著提高了同步时钟的可靠性.该同步时钟装置具有高精度秒脉冲及实时的时间报文输出,能够很好地用于实现变电站的统一对时.     

光纤电流互感器远程同步监测系统的研制

为了获取和研究全光纤电流互感器(OCT)挂网试运行的准确参数和真实性能,介绍了1种基于GPS授时模块的OCT远程实时同步监测系统.由于OCT光源光强不稳定,增加了光源光强信息的采集;利用GPS模块的PPS脉冲和授时,实现异地同步采集;通过AMR11芯片控制数据采集、GPS授时和远程通信,实现单CPU结构的SPMU功能....     

基于FPGA的NMEA解码和校正的算法设计

针对目前全球定位系统(GPS)在NMEA-0183码解码及其授时系统校正电路复杂、难以提高精度的不足之处,提出了一种完全用FPGA来实现NMEA码解码、校正的方法。该解码算法以NMEA-0183协议定义的语句格式为基础,根据GPS输入秒脉冲的上升沿,循环判断码的帧起始位、帧状态、帧结束位标志,直至完成正确解码;校正算法则用线性预测理论,以最小预测误差为原则,对前一时间段的系统时间进行加权计算,在当前时刻出现丢码、误码或不能正常工作时,则以该计算值为当前系统时间的预测值来校正和维持系统时间。用硬件描述语言对该解码、校正算法编程,并在一块FPGA芯片内部生成硬件电路。仿真与硬件测试结果证明算法精确有效,经济实用,稳定性好。     

GPS同步时钟的高精度守时方案

基于全球定位系统(GPS)的高精度同步时钟信号在电网广域测量系统(WAMS)等很多领域具有广泛用途,但在实际应用中存在因卫星失锁等原因导致同步时钟信号失步的问题.文中提出了一种预设时间差补偿值实现高精度守时的方案.研制了基于GPS接收器和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的高精度守时GPS授时系统样机,并在实验室与上升沿同步及时间差反馈调整2种守时方案进行了对比验证.实测结果表明,采用文中提出的方案,GPS授时系统样机输出的秒脉冲(PPS)信号在正常情况下的精度可达±300 ns,并能保证在卫星失锁24 h内的误差不超过20μs,守时精度明显优于另外2种方案.     

基于PLC和GPS的PT二次压降监测系统的设计与研究

为了打破现有的人工拉线对PT二次压降进行测量的传统模式所存在的种种弊端,设计了一种基于低压电力线载波通信(PLC)技术和利用GPS授时作为同步时间源的PT二次压降监测装置.本文利用PIE技术的通信特点,并与高精度GPS授时功能有机结合起来,给出了对PT二次压降进行测量并确保其测量精度的设计原理和方法.实验表明,现场无需布线即可实现PT二次压降的高精度监测和数据的实时远传,数据采集真实有效,精度高,可靠性好,工作效率和自动化水平大大提高.     

北斗/GPS接收系统的设计与应用

针对地基大口径望远镜在定位、授时以及红外分系统相机外同步触发方面的需求,设计了一套北斗/GPS接收系统.某型号国产导航模块接收北斗/GPS系统的定位和授时信息;高速单片机C8051F120为主控制器,负责信息提取、数据运算、系统通信和界面显示;CPLD/EPM570T100为协控制器,对标准秒脉冲分频,输出2路授时时钟信号和一路频率可调的外同步触发信号;系统使用RS422串行通信标准与望远镜系统通信,满足了远距离串行通信的可靠性.经实验得出,系统的定位精度为3 m,授时精度为50 ns,授时时钟分辨率为2 ms,满足望远镜系统需要.