專利名稱:智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于智能化電網(wǎng)領(lǐng)域,涉及智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,特別是在 由高精度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘的基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)對(duì)同局域各個(gè)采樣裝置進(jìn)行時(shí)鐘重復(fù)性修正來保證同 步采樣脈沖輸出的系統(tǒng)中應(yīng)用的具有保持采樣時(shí)刻在10分鐘內(nèi)誤差小于4微秒的能力的 采樣裝置。
背景技術(shù):
目前國內(nèi)正在大力發(fā)展智能電網(wǎng),智能電網(wǎng)的一個(gè)特點(diǎn)就是模擬信號(hào)數(shù)字化,這 就對(duì)數(shù)字化信號(hào)的同步性提出了一定的要求局域網(wǎng)內(nèi)各局域分機(jī)采樣裝置的采樣時(shí)刻在 10分鐘內(nèi)誤差應(yīng)當(dāng)小于4微秒?,F(xiàn)有技術(shù)中采用大型FPGA技術(shù)完成局域分機(jī)采樣裝置同步采集和輸出采樣脈沖 信號(hào),采用FPGA的方法雖然能達(dá)到系統(tǒng)要求,但是成本太高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且容易受到干擾; 另外FPGA與CPU之間的信息共享不方便。綜上,為了達(dá)到全站乃至全網(wǎng)對(duì)電壓、電流的采樣時(shí)間的統(tǒng)一,在達(dá)到數(shù)字化信號(hào) 的同步性要求的指標(biāo)的同時(shí),又不得不顧及成本造價(jià)、結(jié)構(gòu)簡單、信息共享及局域分機(jī)采樣 裝置間的干擾信號(hào)這些方面的問題,迫切地要求新的解決方案的提出。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決了局域分機(jī)采樣裝置的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)同步的難題,達(dá)到局域分機(jī) 采樣裝置具有保持采樣時(shí)刻在10分鐘內(nèi)誤差小于4微秒的能力,且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,實(shí)現(xiàn)了 低成本、易實(shí)施的效果。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝 置,上述裝置接收基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào),并按管理電路修正后的時(shí)序發(fā)送控制 信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出同步采樣指令信號(hào),關(guān)鍵是上述裝置的結(jié)構(gòu)中包括該裝置整體結(jié) 構(gòu)原件組裝在一起的電路主板,電路主板上有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼采集電路、管理電路、定時(shí)電路、 存儲(chǔ)電路及脈寬調(diào)制電路,采集電路實(shí)時(shí)接收主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào),發(fā)送至管理電路,管 理電路借助定時(shí)電路及存儲(chǔ)電路進(jìn)行時(shí)序校對(duì),控制脈寬調(diào)制電路輸出同步脈沖信號(hào)至A/ D轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的有益效果是實(shí)現(xiàn)局域內(nèi)所有采樣裝置的時(shí)鐘同步不采用 FPGA,不僅使成本大大降低,且結(jié)構(gòu)完全依賴于硬件使得結(jié)構(gòu)更加簡單、也不易受到干擾; 另外,由外部高精度時(shí)鐘時(shí)序重復(fù)修正各個(gè)采樣裝置內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)序,使修正更加自然和連 續(xù);還實(shí)現(xiàn)了當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序信號(hào)消失,局域分機(jī)采樣裝置具有保持采樣時(shí)刻在10分鐘內(nèi)誤差 小于4微秒的能力,實(shí)際檢測結(jié)果達(dá)到10分鐘1.5微秒的守時(shí)能力。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是本實(shí)用新型內(nèi)部電路板示意圖。其中,1是采集電路,2是管理電路,3是定時(shí)電路,4是存儲(chǔ)電路,5是脈寬調(diào)制電 路。
具體實(shí)施方式
智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,上述裝置接收基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信 號(hào),并按管理電路修正后的時(shí)序發(fā)送控制信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出同步采樣指令信號(hào),重要 的是上述裝置的結(jié)構(gòu)中包括該裝置整體結(jié)構(gòu)原件組裝在一起的電路主板,電路主板上有 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼采集電路1、管理電路2、定時(shí)電路3、存儲(chǔ)電路4及脈寬調(diào)制電路5,采集電路1 實(shí)時(shí)接收主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào),發(fā)送至管理電路2,管理電路2借助定時(shí)電路3及存儲(chǔ)電 路4進(jìn)行時(shí)序校對(duì),控制脈寬調(diào)制電路5輸出同步脈沖信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換器。所述的管理電路2中包括主控芯片及外圍配套接口電路,主控芯片對(duì)采集電路1 發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào)進(jìn)行接收、處理、并發(fā)送控制信號(hào)至脈寬調(diào)制電路5。所述的主控芯片的型號(hào)是NXP2214。所述的存儲(chǔ)電路包括專用存儲(chǔ)電路及中間存儲(chǔ)電路。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí),以局域網(wǎng)中基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)的時(shí)鐘代碼為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼,基準(zhǔn) 時(shí)鐘主機(jī)按照管理程序設(shè)定的時(shí)間間隔ΔT發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼至局域分機(jī)采樣裝置;在局域 分機(jī)采樣裝置的殼體內(nèi)電路板上設(shè)置的采集電路1采集上述主機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼,管理 電路2依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼對(duì)分機(jī)采樣裝置的時(shí)序校對(duì),并借助定時(shí)電路3記錄等時(shí)間間隔內(nèi) 局域分機(jī)采樣裝置的時(shí)鐘與基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)時(shí)鐘的即時(shí)誤差值,將該即時(shí)誤差值借助存儲(chǔ)電 路4中的專用存儲(chǔ)電路存儲(chǔ),依據(jù)專用存儲(chǔ)電路中所存儲(chǔ)的即時(shí)誤差值計(jì)算即時(shí)誤差值的 算術(shù)平均值、更新、存儲(chǔ)于中間存儲(chǔ)電路中;管理電路依據(jù)最新修訂的平均誤差值對(duì)局域分 機(jī)采樣裝置在下一個(gè)等時(shí)間間隔之內(nèi)發(fā)出的采樣指令時(shí)刻的時(shí)序誤差進(jìn)行隨機(jī)修正。另 外,用中間存儲(chǔ)電路中所存儲(chǔ)的數(shù)值與對(duì)應(yīng)記錄的時(shí)刻為坐標(biāo),確立平均誤差值隨時(shí)間變 化的函數(shù)關(guān)系,作為局域分機(jī)采樣裝置時(shí)序自我校正的經(jīng)驗(yàn)修正函數(shù)。如果有基準(zhǔn)時(shí)鐘主 機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào)丟失的突發(fā)事件發(fā)生,局域分機(jī)采樣裝置的時(shí)鐘時(shí)序可以根據(jù)此 經(jīng)驗(yàn)修正函數(shù)進(jìn)行自我校正。通過基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)的時(shí)鐘代碼對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)所有采樣裝置的內(nèi) 部時(shí)鐘進(jìn)行重復(fù)修正,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單,且修正自然、連續(xù);還實(shí)現(xiàn)了即使基準(zhǔn)時(shí)鐘主 機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào)丟失,采樣裝置的采樣時(shí)刻也已達(dá)到10分鐘1. 5微秒的守時(shí)能力。
權(quán)利要求1.智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,上述裝置接收基準(zhǔn)時(shí)鐘主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信 號(hào),并按管理電路修正后的時(shí)序發(fā)送控制信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出同步采樣指令信號(hào),其特 征在于上述裝置的結(jié)構(gòu)中包括該裝置整體結(jié)構(gòu)原件組裝在一起的電路主板,電路主板上 有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼采集電路(1)、管理電路O)、定時(shí)電路(3)、存儲(chǔ)電路(4)及脈寬調(diào)制電路 (5),采集電路⑴實(shí)時(shí)接收主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào),發(fā)送至管理電路O),管理電路(2)借 助定時(shí)電路( 及存儲(chǔ)電路(4)進(jìn)行時(shí)序校對(duì),控制脈寬調(diào)制電路( 輸出同步脈沖信號(hào) 至A/D轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)要求1所述的智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,其特征在于所述的管理電 路O)中包括主控芯片及外圍配套接口電路,主控芯片對(duì)采集電路(1)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼 信號(hào)進(jìn)行接收、處理、并發(fā)送控制信號(hào)至脈寬調(diào)制電路(5)。
3.根據(jù)要求2所述的智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,其特征在于所述的主控芯 片的型號(hào)是NXP2214。
專利摘要智能化電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)同步采樣的裝置,實(shí)現(xiàn)局域內(nèi)所有采樣裝置的時(shí)鐘同步不利用FPGA方式,這樣不僅使成本大大降低,且結(jié)構(gòu)完全依賴于硬件使得結(jié)構(gòu)更加簡單、也不易受到干擾,采用的技術(shù)方案是上述裝置的結(jié)構(gòu)中包括該裝置整體結(jié)構(gòu)原件組裝在一起的電路主板,電路主板上有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼采集電路、管理電路、定時(shí)電路、存儲(chǔ)電路及脈寬調(diào)制電路,采集電路實(shí)時(shí)接收主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序碼信號(hào),發(fā)送至管理電路,管理電路借助定時(shí)電路及存儲(chǔ)電路進(jìn)行時(shí)序校對(duì),控制脈寬調(diào)制電路輸出同步脈沖信號(hào)至A/D轉(zhuǎn)換器。實(shí)現(xiàn)了局域分機(jī)采樣裝置具有保持采樣時(shí)刻在10分鐘內(nèi)誤差小于4微秒的能力,實(shí)際檢測結(jié)果達(dá)到10分鐘1.5微秒的守時(shí)能力。
文檔編號(hào)H04J3/06GK201910810SQ20102060970
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者劉海濤, 呂燕石, 周彥紅, 孔江濤, 屈國旺, 李玉峰, 王強(qiáng), 王欣, 陳洪雨, 陳賀, 靳偉敬 申請(qǐng)人:石家莊科林自動(dòng)化有限公司