一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)守時(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開(kāi)了一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，該方法包括以下步驟：實(shí)時(shí)測(cè)量晶振頻率誤差，計(jì)算誤差周期，并確定晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k；校時(shí)源正常時(shí)順序記錄存儲(chǔ)時(shí)間k內(nèi)每一秒的晶振振蕩次數(shù)并每過(guò)k分鐘將該段時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)結(jié)果存儲(chǔ)下來(lái)；校時(shí)源失效時(shí)，調(diào)用最近k分鐘內(nèi)的每秒晶振振蕩次數(shù)，從前往后復(fù)現(xiàn)，每計(jì)數(shù)完一個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)，輸出一個(gè)秒脈沖，復(fù)現(xiàn)完一遍后，再重復(fù)復(fù)現(xiàn)，直到校時(shí)源恢復(fù)。本發(fā)明的有益效果是充分利用晶振誤差變化具有周期性的特性，解決了當(dāng)校時(shí)源失效或者錯(cuò)誤時(shí)電力系統(tǒng)或裝置的守時(shí)問(wèn)題，對(duì)晶振、存儲(chǔ)及計(jì)算要求都不高，具備體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)守時(shí)方法，尤其涉及一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展，生活水平的提高，電力用戶對(duì)電網(wǎng)供電的質(zhì)量和可靠性在不斷提高，但同時(shí)，電力系統(tǒng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的復(fù)雜性成倍的增加，對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控和控制能力提出了更多的要求。電力系統(tǒng)是時(shí)間相關(guān)系統(tǒng)，如相角、電壓、電流等都是基于時(shí)間軸的波形，在某些系統(tǒng)中還需要獲取分布廣泛、覆蓋范圍大的眾多系統(tǒng)或硬件節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要同步采集或記錄下準(zhǔn)確的采集時(shí)間才具有分析價(jià)值，此時(shí)保證各系統(tǒng)或硬件節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步就顯得格外重要。
[0003]當(dāng)前在電力系統(tǒng)中主要使用基于全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行校時(shí)，但在實(shí)際使用中，衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)整、天線受干擾及接收器的故障等，都會(huì)造成衛(wèi)星失鎖現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致校時(shí)源失效或者錯(cuò)誤，但電力系統(tǒng)要求裝置里面的時(shí)間必須在一定時(shí)間范圍內(nèi)維持一定的精度，為此必須通過(guò)本地守時(shí)完成時(shí)間精度的維持。相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電力系統(tǒng)時(shí)間精度的保持都有相關(guān)指標(biāo)，目前最常用的測(cè)試指標(biāo)是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)正常溫度條件下，對(duì)時(shí)源錯(cuò)誤或消失IOmin內(nèi)，守時(shí)誤差在±4us以內(nèi)。電力設(shè)備中都帶有晶振，通過(guò)對(duì)晶振頻率的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，受溫度等因素的影響，實(shí)際測(cè)得的頻率值會(huì)偏離標(biāo)定值，通過(guò)大量數(shù)據(jù)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)偏離的誤差值按一定周期循環(huán)重復(fù)，因此，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，可考慮利用晶振頻率誤差的周期性在校時(shí)源 失效時(shí)提供脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校時(shí)源時(shí)鐘信號(hào)的補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述電力系統(tǒng)中存在的守時(shí)問(wèn)題，本發(fā)明參考晶振頻率誤差變化的周期性特點(diǎn)提供了一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，以最小的代價(jià)提高電力系統(tǒng)的時(shí)間精確性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，該方法所用守時(shí)裝置包括晶振計(jì)時(shí)模塊和控制處理單元，該方法包括如下步驟:
[0007]I)實(shí)時(shí)測(cè)量晶振頻率并根據(jù)頻率誤差變化規(guī)律判斷誤差循環(huán)周期，根據(jù)該周期確定晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k ;受外界因素的影響，實(shí)際測(cè)得的頻率存在一定誤差，這些頻率誤差在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)周期性的特點(diǎn)，因此，通過(guò)對(duì)應(yīng)全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)對(duì)晶振頻率誤差進(jìn)行記錄，判斷其變化周期，并以此作為時(shí)間基準(zhǔn)存儲(chǔ)晶振振蕩次數(shù)，可在校時(shí)源失效時(shí)用來(lái)守時(shí)。
[0008]2)校時(shí)源正常時(shí)，晶振計(jì)時(shí)模塊統(tǒng)計(jì)每秒晶振振蕩次數(shù)，控制處理單元順序記錄k分鐘內(nèi)的每秒晶振振蕩次數(shù)clkn(n = 1,2,3,…，60k_2，60k_l，60k)，每過(guò)k分鐘將該段時(shí)間記錄的60k個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)作為一組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)；晶振計(jì)時(shí)模塊負(fù)責(zé)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果由控制處理單元存儲(chǔ)，儲(chǔ)存寬度為k分鐘且存儲(chǔ)值在校時(shí)源正常的情況下實(shí)時(shí)更新。
[0009]3)校時(shí)源失效時(shí)，控制處理單元調(diào)用最近存儲(chǔ)的一組數(shù)據(jù)，即最近k分鐘內(nèi)的各每秒晶振振蕩次數(shù)clkn，從前往后順序復(fù)現(xiàn)，晶振計(jì)時(shí)模塊每計(jì)數(shù)完一個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)clkn就輸出一個(gè)秒脈沖，復(fù)現(xiàn)完一遍輸出60k個(gè)秒脈沖；
[0010]4)復(fù)現(xiàn)完一遍后，重復(fù)使用該組數(shù)據(jù)再一次從前往后復(fù)現(xiàn)，直至校時(shí)源恢復(fù)正常。由于存儲(chǔ)晶振振蕩次數(shù)時(shí)是在校時(shí)源正常時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)的同步時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)存儲(chǔ)的，因此，根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定的秒脈沖是準(zhǔn)確的，可完成在校時(shí)源失效時(shí)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的守時(shí)補(bǔ)償。
[0011]步驟I)的具體步驟為:
[0012]1-1)對(duì)應(yīng)著全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)對(duì)晶振每一時(shí)刻的頻率進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)應(yīng)晶振頻率標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算得出每一時(shí)刻的晶振頻率誤差；測(cè)量時(shí)刻以秒為單位，測(cè)量每秒內(nèi)晶振振蕩次數(shù)(即晶振頻率)，每隔一秒記錄一次測(cè)量結(jié)果，并與晶振頻率標(biāo)定值比較計(jì)算出對(duì)應(yīng)的誤差。
[0013]1-2)根據(jù)頻率誤差變化規(guī)律判斷誤差的變化周期T ;經(jīng)對(duì)大量測(cè)量結(jié)果的觀察發(fā)現(xiàn)，頻率誤差每過(guò)一段時(shí)間又重復(fù)之前的變化規(guī)律，具有周期性的特性，因此可根據(jù)這個(gè)規(guī)律確定一個(gè)周期。
[0014]1-3)根據(jù)周期T確定晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k，k為周期T的整數(shù)倍。
[0015]優(yōu)選的，所述的控制處理單元采用FPGA芯片，處理速度快，精度高，內(nèi)部延時(shí)小。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、充分利用晶振誤差變化呈周期性的特性，對(duì)幾個(gè)周期的晶振誤差進(jìn)行記錄，并在校時(shí)源脈沖消失后進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，有較好的守時(shí)效果。
[0018]2、對(duì)晶振要求不高，使用普通晶振即可實(shí)現(xiàn)高精度守時(shí)，體積小、成本低。
[0019]3、記錄數(shù)據(jù)及計(jì)算方法都很簡(jiǎn)單，對(duì)存儲(chǔ)及計(jì)算硬件要求不高，可在絕大多數(shù)需守時(shí)電力硬件設(shè)備中使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明所述守時(shí)方法流程圖；
[0021]圖2是本發(fā)明所述守時(shí)方法所用的守時(shí)裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是實(shí)施例的晶振誤差曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，該方法所用的守時(shí)裝置如圖2所示，包括晶振計(jì)時(shí)模塊和控制處理單元。晶振計(jì)時(shí)模塊與外部的GPS接收機(jī)連接，由其接收全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)后傳輸給晶振計(jì)時(shí)模塊，晶振計(jì)時(shí)模塊用于在校時(shí)源正常時(shí)按照接收的時(shí)鐘信號(hào)記錄每一秒中的晶振振蕩次數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果傳輸給控制處理單元?？刂铺幚韱卧鶕?jù)晶振計(jì)時(shí)模塊給出的每秒晶振振蕩次數(shù)計(jì)算晶振頻率誤差，并根據(jù)誤差變化規(guī)律判斷出誤差變化周期，存儲(chǔ)周期倍數(shù)內(nèi)的各秒晶振振蕩次數(shù)，在校時(shí)源失效時(shí)調(diào)用晶振振蕩次數(shù)并輸出給晶振計(jì)時(shí)模塊，晶振計(jì)時(shí)模塊每計(jì)數(shù)完一個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)就輸出一個(gè)秒脈沖。晶振計(jì)時(shí)模塊和控制處理單元由一塊FPGA芯片實(shí)現(xiàn)?；谏鲜鲅b置，該方法包括如下步驟:
[0024]I)對(duì)應(yīng)全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量每一時(shí)刻的晶振頻率，即每秒的晶振振蕩次數(shù)，結(jié)合晶振頻率標(biāo)定值，計(jì)算出頻率誤差，判斷誤差變化周期T，根據(jù)誤差變化周期T確定晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k，k為周期T的整數(shù)倍。
[0025]2)校時(shí)源正常時(shí)，晶振計(jì)時(shí)模塊統(tǒng)計(jì)每秒晶振振蕩次數(shù)，控制處理單元順序記錄k分鐘內(nèi)的每秒晶振振蕩次數(shù)clkn(n = 1,2,3,…，60k_2，60k_l，60k)，每過(guò)k分鐘將該段時(shí)間記錄的60k個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)作為一組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)；
[0026]3)校時(shí)源失效時(shí)，控制處理單元調(diào)用最近存儲(chǔ)的一組數(shù)據(jù)，即最近k分鐘內(nèi)的各每秒晶振振蕩次數(shù)clkn，從前往后順序復(fù)現(xiàn)，晶振計(jì)時(shí)模塊每計(jì)數(shù)完一個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)clkn就輸出一個(gè)秒脈沖，復(fù)現(xiàn)完一遍輸出60k個(gè)秒脈沖；
[0027]4)復(fù)現(xiàn)完一遍后，重復(fù)使用該組數(shù)據(jù)再一次從前往后復(fù)現(xiàn)，直至校時(shí)源恢復(fù)正常。下面結(jié)合一具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明該方法的使用過(guò)程:
[0028] 該實(shí)例中FPGA芯片使用Xilinx公司的SPARTAN系列FPGA，晶振為SiT1602AI，該晶振頻率為25000000 (25M) Hz，在FPGA內(nèi)部對(duì)晶振信號(hào)做了四倍頻處理，經(jīng)測(cè)試，得到頻率誤差數(shù)據(jù)如下表所示，晶振頻率標(biāo)定值為100000000 (100M)。
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，該方法所用守時(shí)裝置包括晶振計(jì)時(shí)模塊和控制處理單元，其特征在于包括如下步驟: 1)實(shí)時(shí)測(cè)量晶振頻率并根據(jù)頻率誤差變化規(guī)律判斷誤差循環(huán)周期，根據(jù)該周期確定晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k ； 2)校時(shí)源正常時(shí)，晶振計(jì)時(shí)模塊統(tǒng)計(jì)每秒晶振振蕩次數(shù)，控制處理單元順序記錄k分鐘內(nèi)的每秒晶振振蕩次數(shù)clkn (η=I，2，3，…,60k_2，60k_I，60k)，每過(guò)k分鐘將該段時(shí)間記錄的60k個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)作為一組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)； 3)校時(shí)源失效時(shí)，控制處理單元調(diào)用最近存儲(chǔ)的一組數(shù)據(jù)，即最近k分鐘內(nèi)的各每秒晶振振蕩次數(shù)clkn，從前往后順序復(fù)現(xiàn)，晶振計(jì)時(shí)模塊每計(jì)數(shù)完一個(gè)每秒晶振振蕩次數(shù)clkn就輸出一個(gè)秒脈沖，復(fù)現(xiàn)完一遍輸出60k個(gè)秒脈沖； 4)復(fù)現(xiàn)完一遍后，重復(fù)使用該組數(shù)據(jù)再一次從前往后復(fù)現(xiàn)，直至校時(shí)源恢復(fù)正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，其特征在于:步驟I)的具體步驟為: 1-1)對(duì)應(yīng)著全球定位系統(tǒng)的高精度同步時(shí)鐘信號(hào)對(duì)晶振每一時(shí)刻的頻率進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)應(yīng)晶振頻率標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算得出每一時(shí)刻的晶振頻率誤差； 1-2)根據(jù)頻率誤差變化規(guī)律判斷誤差的變化周期T ； 1-3)根據(jù)周期T確定 晶振振蕩存儲(chǔ)時(shí)間k，k為周期T的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于晶振誤差補(bǔ)償?shù)氖貢r(shí)方法，其特征在于:所述的控制處理單元采用FPGA芯片。
【文檔編號(hào)】G04R40/04GK103970008SQ201410188291
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】周文俊, 彭慶, 臧云利, 袁文廣 申請(qǐng)人:積成電子股份有限公司