基于FPGA的電力系統(tǒng)GPS-北斗時間同步裝置.pdf

1、電力是一種關系到國計民生的基礎性資源，是社會和經濟運行的總開關，因此，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行尤為重要。現代電力系統(tǒng)的覆蓋范圍非常廣泛，為全面、準確地監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以便預防事故的發(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計方案，可擴展輸出多種類型和不同接口的對時信號，可以很好地適應不同場合和不同設備的應用需求。本文設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，則由本地時鐘實現自守時功能，保證電力系統(tǒng)時間同步的可靠性。
　　 本文分析了國內外電力系統(tǒng)時間同步的實現方法和守時技術，并根據電力系統(tǒng)對時間同步裝置的應用要求，設計了GPS/北斗時間同步

3、裝置的總體架構方案，并簡要分析了各模塊的工作原理。
　　 高精度守時功能的實現是本文研究的核心內容，本文采用鎖相環(huán)控制原理實現對本地恒溫晶振的馴服，并且在FPGA的基礎上實現守時功能。本文選用大普通信技術有限公司的023A-10.00MHz系列的恒溫晶振作為本地時鐘。首先對本地時鐘進行分頻控制得到本地秒脈沖信號，并采用等效脈沖計數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，并設計了其電源電路、時鐘電路、復位電路和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授時模塊進行了介紹，并簡要闡述了各信號輸出板和人機交互模塊的各部分功能。在軟件實現方面，采用模塊化設計思想，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計。
　　 時間同步裝置設計完成后搭建了實驗平臺