[发明专利]数字化变电站对时装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现数字化变电站时钟同步的对时装置，属于电力系统变电站自动化技术领域。

背景技术

随着数字化变电站技术的发展，数字化变电站监视控制，故障分析以及运行管理都需要建立在统一的时间基准之上。数字化变电站广泛采用电子式电压电流互感器和基于IEC61850标准的统一的通信协议，实现了现场运行数据在各个智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)之间的信息共享。信息采集的数字化为过程层采样数据共享提供了条件，同时，也带来了各个电子式电压电流互感器采样同步的问题。在变电站中，一般的二次保护设备和监控设备都需要采集多个电量。所有的这些量的采集都需要严格的时钟同步。

现阶段我国广泛应用的变电站时钟同步技术有GPS、IRIG-B和SNTP对时。但由于GPS、IRIG-B对时需要布置独立电缆连接到各个IED，使得全站装置的可靠性降低。而且，数字化变电站中二次硬接线已被串行通信总线所取代。因此需要选择一种与变电站通信网络兼容性更高的技术手段。SNTP对时能与变电站网络兼容，但要实现IEC61850所规定的采样值同步准确度还有很大的困难。

IEEE1588标准作为一种精确时钟协议(Precise Time Protocol，PTP)，采用软硬件相结合的方式，可以达到亚微秒级的对时精度，能满足IEC61850对最高采样精度的要求。并且，IEEE1588标准与以太网通信协议兼容，支持数字化变电站的通信网络。现阶段对于IEEE1588在数字化变电站中的应用的研究多处于理论研究阶段，尚缺乏相关的成熟产品。

因此，针对数字化变电站应用要求，有必要设计一种能实现PTP对时功能，且具有灵活的配置和良好的扩展性的高精度对时装置。该装置既可作为独立的装置为外围设备提供时钟基准，又能作为对时模块接入已投运的IED中扩展其PTP对时功能，节省变电站在升级改造中的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可支持IEEE1588标准、高精度、高可靠性、低成本的数字化变电站时钟同步装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种数字化变电站对时装置，包括核心处理模块以及与核心处理模块相通信的PTP事件处理模块、以太网通信接口模块、串行通信接口模块和开关量输入输出模块，其特征在于：所述核心处理模块包括中央处理器AT91RM9200，所述中央处理器AT91RM9200与其相连接的同步动态随机存取存储器、并行闪存、实时时钟、看门狗定时器及JTAG调试端口构成一个基本的嵌入式系统；所述中央处理器AT91RM9200的调试串口端USART0、串口1端USART1、串口2端USART3分别与串行通信接口模块相接，中央处理器AT91RM9200的以太网控制器端EMAC、数据线端DB：0与PTP事件处理模块相接，所述中央处理器AT91RM9200的GPIO口与开关量输入输出模块相接。

作为优选，所述核心处理模块中的中央处理器AT91RM9200通过地址总线、数据总线和控制总线与同步动态随机存取存储器、并行闪存相接；通过地址总线、数据总线和控制总线与实时时钟看门狗定时器相接，通过RESET管脚与看门狗定时器相接。

作为优选，所述PTP事件处理模块与以太网通信接口模块为同一硬件组成，包括以太网第一通道和以太网第二通道，所述以太网第一通道包括内置隔离变压器的端口RJ45，所述内置隔离变压器的端口RJ45与全双工以太网收发器DP83640相连，所述中央处理器AT91RM9200内嵌的以太网控制器EMAC的发送端ETX、接收端ERX、控制端ECON分别接第一全双工以太网收发器DP83640的发送端ETX、接收端ERX、控制端ECON；所述以太网第二通道包括光纤收发器，所述光纤收发器与第二全双工以太网收发器DP8364及以太网控制器LAN9215依次相连接，所述中央处理器AT91RM9200数据总线DB、地址总线AB和控制总线CON分别接以太网控制器LAN9215的数据总线DB、地址总线AB和控制总线CON。