本發(fā)明涉及變電站電能計量及計量設備狀態(tài)監(jiān)測技術，具體是基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表及其測量方法。

背景技術：

目前國內(nèi)開展了計量裝置狀態(tài)監(jiān)測和評價的相關研究與應用，這些研究與應用普遍是基于用電采集系統(tǒng)和計量裝置在線監(jiān)測設備實施的，在具體應用時采用rs485接口與電能量采集終端廣播對時技術，對時精度只能達到1s，電氣參量采集時間同步性差，不能利用電壓、電流、相位等參數(shù)分析計量裝置中pt、ct及相關線路、設備狀態(tài)，僅利用電量平衡評估計量裝置的狀態(tài)具有一定的局限性。雖然加裝設備可實現(xiàn)部分設備的監(jiān)測，但這會增加維護工作和推廣應用的難度。如何提升電氣參量采集時間同步性，這成為目前人們普遍關注的問題，然而，現(xiàn)今沒有相應設備，也未見相關報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表，其應用時能提升電氣參量采集時間同步性。本發(fā)明還公開了上述基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表的測量方法。

本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術方案實現(xiàn)：基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表，包括中央處理器、模數(shù)轉換器及與中央處理器連接的現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字信號處理器、存儲器、恒溫晶振、時鐘芯片，所述現(xiàn)場可編程門陣列與數(shù)字信號處理器連接，且現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器均與模數(shù)轉換器連接；其中，

中央處理器，用于外接傳統(tǒng)變電站的秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)或智能變電站的ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)，與時鐘系統(tǒng)對時并守時；還用于發(fā)出自動同步采樣命令到現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器，以及將采樣的數(shù)據(jù)處理供存儲器存儲和電能量采集終端調(diào)用；其中，秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)，為滿足dl/t1100.1-2009標準的電力系統(tǒng)時鐘同步系統(tǒng)，輸出的秒脈沖時間基準信號的誤差在50ns以內(nèi)，串口對時報文輸出標準時間，利用秒脈沖時間基準信號校準中央處理器的秒脈沖時間，并利用串口對時報文校準三相電能表時間；ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)，為基于以太網(wǎng)運行的網(wǎng)絡同步時鐘協(xié)議系統(tǒng)，實現(xiàn)納秒級的同步精度，利用ieee1588協(xié)議校準中央處理器的秒脈沖時間和三相電能表時間；

模數(shù)轉換器，用于外接電壓電流取樣電路，并將電壓電流取樣信號進行模/數(shù)轉換；

現(xiàn)場可編程門陣列，用于根據(jù)被測信號頻率，自動產(chǎn)生每周波256點的采樣頻率控制模數(shù)轉換器采樣脈沖；還用于接收中央處理器產(chǎn)生的全網(wǎng)同步測量觸發(fā)信號，并在接收到觸發(fā)信號時產(chǎn)生模數(shù)轉換器的啟動轉換脈沖信號，同時發(fā)送脈沖信號給數(shù)字信號處理器，同步采集模數(shù)轉換器的瞬時數(shù)據(jù)并存儲；

數(shù)字信號處理器，用于處理經(jīng)模數(shù)轉換器轉換的數(shù)據(jù)并存儲，其中，處理的數(shù)據(jù)包括電能計量數(shù)據(jù)、電氣參數(shù)及同步電壓電流瞬時數(shù)據(jù)；

存儲器，用于存儲經(jīng)中央處理器處理的數(shù)據(jù)；

恒溫晶振，用于配合中央處理器守時；

時鐘芯片，用于為中央處理器提供工作時鐘。

本發(fā)明采用變電站的時鐘系統(tǒng)對時，利用恒溫晶振和中央處理器守時，在規(guī)定的時間點通過中央處理器產(chǎn)生的標準秒脈沖和時鐘芯片的時鐘準確產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣列；可編程門陣列根據(jù)被測信號頻率，自動產(chǎn)生每周波256點的采樣頻率控制模數(shù)轉換器采樣，數(shù)字信號處理器處理經(jīng)模數(shù)轉換器轉換的數(shù)據(jù)，包括電能計量、電氣參數(shù)、同步電壓、電流瞬時數(shù)據(jù)的測試計算并存儲，實現(xiàn)了全網(wǎng)同步采集每路多個連續(xù)電壓電流瞬時數(shù)據(jù)和電能測量。本發(fā)明外接的電能量采集終端采用現(xiàn)有技術中已經(jīng)存在的電能量采集終端實現(xiàn)，其調(diào)用的數(shù)據(jù)與主站進行信息交互。

進一步的，所述中央處理器還連接有溫濕度測量裝置，所述溫濕度測量裝置用于對變電站的環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測。如此，本發(fā)明應用時便于實現(xiàn)對變電站的環(huán)境溫度監(jiān)測并存儲，用于分析環(huán)境溫度對計量裝置的性能的影響。

進一步的，所述溫濕度測量裝置包括濕度傳感器和溫度測量裝置，所述中央處理器內(nèi)部設有18個通道的12位模數(shù)轉換接口，溫度測量裝置包括固定電阻及與固定電阻串聯(lián)的負溫度系數(shù)熱敏電阻，固定電阻相對連接負溫度系數(shù)熱敏電阻端的另一端與電源連接，負溫度系數(shù)熱敏電阻相對連接固定電阻端的另一端接地，中央處理器具有一個模數(shù)轉換接口與固定電阻和電源之間的線路連接，中央處理器還具有一個模數(shù)轉換接口與固定電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻之間的線路連接。本發(fā)明應用時，通過測量電源電壓和負溫度系數(shù)熱敏電阻兩端電壓計算出負溫度系數(shù)熱敏電阻阻值，通過負溫度系數(shù)熱敏電阻阻值和溫度的對照表計算出溫度值。本發(fā)明的濕度傳感器采用濕度頻率轉換輸出傳感器，利用中央處理器的高級計數(shù)器測量出頻率，通過頻率和濕度的對照表計算出濕度值。

基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表的測量方法，包括以下步驟：

步驟一、將三相電能表中各時鐘與變電站時鐘系統(tǒng)對時后，由中央處理器標準秒脈沖和時鐘芯片守時；

步驟二、在規(guī)定的時間點，中央處理器發(fā)出自動同步采樣命令到現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器，通過模數(shù)轉換器、現(xiàn)場可編程門陣列及數(shù)字信號處理器全網(wǎng)同步采集每相電壓電流連續(xù)瞬時數(shù)據(jù)；

步驟三、中央處理器讀取數(shù)字信號處理器的每點24位瞬時數(shù)據(jù)，保留前16位數(shù)據(jù)并存儲在存儲器中，瞬時數(shù)據(jù)格式參照gb18657.1-2002的ft3格式，在原dl/t645-2007電能表通信協(xié)議基礎上增加每小時每一刻鐘時間點每相電壓電流采集1536個16位的電壓電流瞬時數(shù)據(jù)的協(xié)議。其中，中央處理器獲取的采集數(shù)據(jù)可以通過電能量采集終端上傳至主站。

進一步的，所述步驟一中對時的時鐘系統(tǒng)為秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)，其對時步驟如下：采用1pps加rs485串口時間報文對時。本發(fā)明應用時，通過中央處理器rs485串口接收rs485串口時間報文，pps的接收通過中央處理器的中斷口判斷pps的上升沿，通過中央處理器的計數(shù)器連續(xù)記錄兩個pps的時間間隔是否在一定的范圍內(nèi)，有一定的連續(xù)性和穩(wěn)定性，判斷pps的有效性。

進一步的，所述步驟一中對時的時鐘系統(tǒng)為采用ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)，變電站主時鐘與三相電能表時鐘之間的對時報文遵循ieee1588協(xié)議。ieee1588協(xié)議將ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)看作是一種發(fā)布者與接收者構成的分布式網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中的各個節(jié)點被視為主時鐘或從時鐘，其中主時鐘作為準確時間的發(fā)布者，從時鐘接收主時鐘對時信息并同步從時鐘時間。

采用ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)對時的步驟如下：

假設同步報文的準確發(fā)送時間為tm1，同步報文的接收時間為ts1，延遲-請求報文的發(fā)送時間為ts3；延遲-請求報文的接收時間為tm3；delay表示從時鐘和主時鐘之間的網(wǎng)絡延遲記,offset表示從時鐘與主時鐘之間的時間偏差,由于網(wǎng)絡的延時是對稱的，得到如下計算公式(1)：

offset＝ts1-tm1-delay(2)

從時鐘根據(jù)公式(2)得到的offset值，對自身時間進行修正；

當offset小于10us時，則認為對時結束，從時鐘停止與主時鐘的對時過程。

進一步的，所述步驟一對時時還包括以下步驟：利用恒溫晶振和中央處理器的計數(shù)器產(chǎn)生標準秒脈沖，在對時時同步啟動中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖，同時校準時鐘芯片的時鐘，中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖保證時鐘芯片時間的準確，時鐘芯片保證其他時間的準確，從而保證了全網(wǎng)電能表時間同步準確。

進一步的，所述步驟二的具體操作步驟為：在規(guī)定的時間點通過中央處理器的標準秒脈沖和時鐘芯片的時鐘準確產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣列，同時可編程門陣列根據(jù)被測信號頻率，自動產(chǎn)生每周波256點的采樣頻率控制模數(shù)轉換器采樣，模數(shù)轉換器的數(shù)據(jù)送數(shù)字信號處理器計算電能量；可編程門陣列同時發(fā)送脈沖信號給數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器同步采集模數(shù)轉換器的每周波256點的三個周波瞬時數(shù)據(jù)并存儲。

進一步的，所述步驟二還包括以下步驟：校準中央處理器產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣，再到啟動同步a/d轉換采集的延時時間tel，通過中央處理器控制在需要同步采樣時刻提前tel的時間產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖發(fā)出。如此，本發(fā)明應用時能保證在廣域測量范圍的瞬時數(shù)據(jù)采樣同步。

本發(fā)明在具體實施時，瞬時數(shù)據(jù)的采集的時間點及每天采集點數(shù)可由本機及主站遠程設置，如果中央處理器重新啟動，中央處理器標準秒脈沖、rtc和時鐘芯片的時鐘有偏差時將啟動與時鐘系統(tǒng)校準程序。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明應用于傳統(tǒng)變電站時，將原電能表的通過電能量采集終端rs485接口廣播對時改為基于秒脈沖為基準的變電站時鐘同步系統(tǒng)直接對電能表對時，采用1pps加rs485串口時間報文，時間同步誤差由原來的1s提升為1us；本發(fā)明應用于智能變電站時，將原電能表的通過電能量采集終端rs485接口廣播對時改為基于ieee1588協(xié)議同步對時系統(tǒng)直接對電能表對時，時間同步誤差由原來的1s提升為1us。如此，本發(fā)明應用時，測量減少了由于電能表的時鐘誤差帶來的電量平衡和線損計算的誤差，可同步測量電氣參量的瞬時值，用于計量裝置在線監(jiān)測和評估，滿足廣域測量的要求。

(2)本發(fā)明在每小時的每一刻鐘時間點全網(wǎng)同步采集每相電壓電流1536個16位連續(xù)的瞬時數(shù)據(jù)，通過電量采集終端采集并上傳到主站，主站通過波形數(shù)據(jù)計算出進出線路，及站與站之間的同相電壓、電流的比差及相位差等特征參數(shù)，從而評估分析互感器、電能表、二次壓降等計量設備及線路的狀態(tài)，實現(xiàn)以電磁pt為參考的cvt誤差變化過程監(jiān)測，站與站之間的線路參數(shù)測試，線損的監(jiān)測評估。本發(fā)明通過溫濕度測量裝置實現(xiàn)對變電站的環(huán)境溫度監(jiān)測并存儲，用于分析環(huán)境溫度對計量裝置的性能的影響，提高了計量裝置的在線監(jiān)測的準確性和可靠性。本發(fā)明實現(xiàn)了計量裝置的智能監(jiān)測和在狀態(tài)評估，同時又不增加其它設備，如此，本發(fā)明具有高精度和低成本的特點，能滿足廣域測量的要求，且便于維護和推廣應用。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表的一個具體實施例的結構示意圖；

圖2為一個具體實施例中溫度測量裝置原理圖；

圖3為ieee1588協(xié)議的時鐘對時原理圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例：

如圖1所示，基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表，包括中央處理器、模數(shù)轉換器及與中央處理器連接的現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字信號處理器、存儲器、恒溫晶振、時鐘芯片、溫濕度測量裝置，現(xiàn)場可編程門陣列與數(shù)字信號處理器連接，且現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器均與模數(shù)轉換器連接。中央處理器，用于外接傳統(tǒng)變電站的秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)或智能變電站的ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)，與時鐘系統(tǒng)對時并守時；中央處理器還用于發(fā)出自動同步采樣命令到現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器，以及將采樣的數(shù)據(jù)處理供存儲器存儲和電能量采集終端調(diào)用；模數(shù)轉換器，用于外接電壓電流取樣電路，并將電壓電流取樣信號進行模/數(shù)轉換；現(xiàn)場可編程門陣列，用于根據(jù)被測信號頻率，自動產(chǎn)生每周波256點的采樣頻率控制模數(shù)轉換器采樣脈沖；現(xiàn)場可編程門陣列還用于接收中央處理器產(chǎn)生的全網(wǎng)同步測量觸發(fā)信號，并在接收到觸發(fā)信號時產(chǎn)生模數(shù)轉換器的啟動轉換脈沖信號，同時發(fā)送脈沖信號給數(shù)字信號處理器，同步采集模數(shù)轉換器的瞬時數(shù)據(jù)并存儲；數(shù)字信號處理器，用于處理經(jīng)模數(shù)轉換器轉換的數(shù)據(jù)并存儲，其中，處理的數(shù)據(jù)包括電能計量數(shù)據(jù)、電氣參數(shù)及同步電壓電流瞬時數(shù)據(jù)；存儲器，用于存儲經(jīng)中央處理器處理的數(shù)據(jù)；恒溫晶振，用于配合中央處理器守時；時鐘芯片，用于為中央處理器提供工作時鐘；溫濕度測量裝置，用于對變電站的環(huán)境溫濕度進行監(jiān)測。秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)，為滿足dl/t1100.1-2009標準的電力系統(tǒng)時鐘同步系統(tǒng)，輸出的秒脈沖時間基準信號的誤差在50ns以內(nèi)，串口對時報文輸出標準時間，利用秒脈沖時間基準信號校準中央處理器的秒脈沖時間，并利用串口對時報文校準三相電能表時間；ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)，為基于以太網(wǎng)運行的網(wǎng)絡同步時鐘協(xié)議系統(tǒng)，實現(xiàn)納秒級的同步精度，利用ieee1588協(xié)議校準中央處理器的秒脈沖時間和三相電能表時間。本實施例外接的電能量采集終端，用于采集中央處理器獲取的電壓、電流瞬時數(shù)據(jù)，并可以將其采集的數(shù)據(jù)上傳至主站。

本實施例的中央處理器采用基于cortex-m3核的st公司的stm32f107芯片，內(nèi)部設有18個通道的12位模數(shù)轉換接口、rs485接口、i2c總線、spi總線，rtc時鐘，高級控制定時器、計數(shù)器、網(wǎng)絡接口mii，中央處理器為實現(xiàn)測量、計算、控制、通訊、數(shù)據(jù)存儲的核心器件。現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)采用altrea公司的ep2c20q240c7，數(shù)字信號處理器采用tms320f28335芯片，存儲器采用24c512，時鐘芯片采用rx-8025。本實施例的恒溫晶振ocxo(overcontrolledcrystalsoscillator)采用精密控溫，使晶體工作在晶體的零溫度系數(shù)點的溫度上，用ocxo極大地削弱了輸出頻率受時間和溫度的影響。

本實施例的模數(shù)轉換器采用ti公司生產(chǎn)的ads1278實現(xiàn)對前端電流信號采集電路、電壓信號采集電路輸出信號進行模數(shù)轉換。ads1278為24位、8通道同步采樣，最高采樣率可達128ksps的a/d轉換器。片上集成了模擬輸入箝位保護、有限沖擊響應(fir))數(shù)字二濾波器、24位δ-σadc內(nèi)核、2.5v基準電壓源及緩沖、高速串行和并行接口。此外ads1278集成了高輸入阻抗的調(diào)理電路，其等效輸入阻抗為1mω。該輸入阻抗值固定，與采樣頻率無關，保證了模數(shù)轉換器的采樣精度。采用analogdevice的adr441b作為模數(shù)轉換器的外置基準。ad441b具有超低噪聲1.2uvp-p、超低溫漂3ppm/℃和初始精度2.5v±1mv的特性。

本實施例有關采用模數(shù)轉換器、現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字信號處理器等器件，通過高準確度的模擬信號調(diào)理，防電磁干擾電路布局，及溫度影響的補償實現(xiàn)0.2s級三相電能計量,及0.05級的電壓、電流準確度的設計均采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)，在此不再闡述。

本實施例的中央處理器外接有pps脈沖接口和rs485接口，pps脈沖接口用于接收pps脈沖，用于中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖的同步時鐘，準確產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣列；rs485接口用于接收串口時間報文，作為電能表的標準時間，用于校準電能表的rtc時鐘。本實施例的中央處理器還外接有一個phy接口芯片，phy接口芯片采用ns公司的dp83640，是phyter-ieee-1588標準的精密時間協(xié)議收發(fā)器，時間標記得分辨率8ns，用于ieee1588協(xié)議同步對時系統(tǒng)直接對電能表對時，用于校準中央處理器生產(chǎn)的秒脈沖、rtc時間和時鐘芯片的時間，準確產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣列。

本實施例中瞬時數(shù)據(jù)的存儲格式參照gb18657.1-2002的ft3格式存儲，在原dl/t645-2007電能表通信協(xié)議基礎上增加每小時每一刻鐘時間點每相電壓電流采集1536個16位的電壓電流瞬時數(shù)據(jù)的協(xié)議，滿足站與站之間，及站內(nèi)的同相電壓、電流的比差及相位差等特征參數(shù)廣域測量要求，同時不影響電能表的技術指標和功能。

本實施例的溫濕度測量裝置包括濕度傳感器和溫度測量裝置，濕度傳感器采用hf3223，該芯片的濕度測量采用濕度頻率轉換輸出，利用中央處理器的tim8高級計數(shù)器測量，測量出頻率，通過頻率和濕度的對照表計算出濕度值。如圖2所示，本實施例的溫度測量裝置包括固定電阻r1及與固定電阻r1串聯(lián)的負溫度系數(shù)熱敏電阻r2，固定電阻r1相對連接負溫度系數(shù)熱敏電阻r2端的另一端與電源連接，負溫度系數(shù)熱敏電阻r2相對連接固定電阻r1端的另一端接地，中央處理器具有一個模數(shù)轉換接口與固定電阻r1和電源之間的線路連接，中央處理器還具有一個模數(shù)轉換接口與固定電阻r1和負溫度系數(shù)熱敏電阻r2之間的線路連接。溫度測量采用負溫度系數(shù)熱敏電阻r2(ntc)元件，利用電阻分壓和中央處理器的12位a/d測量ntc電阻值，通過電阻和溫度的對照表，計算出溫度值。該功能實現(xiàn)對變電站的環(huán)境溫度監(jiān)測并存儲，用于分析環(huán)境溫度對計量裝置的性能的影響。

基于廣域同步測量的0.2s級三相電能表的測量方法，包括以下步驟：步驟一、將三相電能表中各時鐘與變電站時鐘系統(tǒng)對時后，由中央處理器標準秒脈沖和時鐘芯片守時；步驟二、在規(guī)定的時間點，中央處理器發(fā)出自動同步采樣命令到現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)字信號處理器，通過模數(shù)轉換器、現(xiàn)場可編程門陣列及數(shù)字信號處理器全網(wǎng)同步采集每相電壓電流連續(xù)瞬時數(shù)據(jù)；步驟三、中央處理器讀取數(shù)字信號處理器的每點24位瞬時數(shù)據(jù)，保留前16位數(shù)據(jù)并存儲在存儲器中，瞬時數(shù)據(jù)格式參照gb18657.1-2002的ft3格式，在原dl/t645-2007電能表通信協(xié)議基礎上增加每小時每一刻鐘時間點每相電壓電流采集1536個16位的電壓電流瞬時數(shù)據(jù)的協(xié)議。

步驟一中對時的時鐘系統(tǒng)為秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)時，采用1pps加rs485串口時間報文對時，pps的接收通過中央處理器的中斷口判斷pps的上升沿，通過中央處理器的t1計數(shù)器連續(xù)記錄兩個pps的時間間隔是否在一定的范圍內(nèi)，有一定的連續(xù)性和穩(wěn)定性，判斷pps的有效性。然后利用秒脈沖為基準的時鐘同步系統(tǒng)1pps脈沖啟動中央處理器的tim1高級計數(shù)器計數(shù)產(chǎn)生標準秒脈沖，恒溫晶振的晶振8m，1ppm的頻率精度在1s中內(nèi)的誤差小于1us，通過中央處理器pll倍頻產(chǎn)生72m的工作時鐘，保證了中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖誤差始終小于1us，利用串口時間報文，校準中央處理器的rtc的時鐘和時鐘芯片的時鐘,對時完成后以自身中央處理器的rtc晶振和時鐘芯片產(chǎn)生標準秒脈沖繼續(xù)守時。

步驟一中對時的時鐘系統(tǒng)為采用ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)時，變電站主時鐘與三相電能表時鐘之間的對時報文遵循ieee1588協(xié)議，該協(xié)議將ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)看作是一種發(fā)布者與接收者構成的分布式網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中的各個節(jié)點被視為主時鐘或從時鐘(即電能表終端子時鐘)，其中主時鐘作為準確時間的發(fā)布者，從時鐘接收主時鐘對時信息并同步從時鐘時間。

ieee1588協(xié)議的時鐘對時原理圖如圖3所示，采用ieee1588協(xié)議時鐘系統(tǒng)對時的步驟如下：

假設同步報文的準確發(fā)送時間為tm1，它包含在跟隨報文內(nèi)；同步報文的接收時間為ts1，延遲-請求報文的發(fā)送時間為ts3；延遲-請求報文的接收時間為tm3，它包含在延遲-響應報文內(nèi)；假設從時鐘和主時鐘之間的網(wǎng)絡延遲具有對稱性，即從時鐘到主時鐘的網(wǎng)絡延時與主時鐘到從時鐘的網(wǎng)絡延遲相等，delay表示從時鐘和主時鐘之間的網(wǎng)絡延遲記,offset表示從時鐘與主時鐘之間的時間偏差,由于網(wǎng)絡的延時是對稱的，得到如下計算公式(1)：

offset＝ts1-tm1-delay(2)

從時鐘根據(jù)公式(2)得到的offset值，對自身時間進行修正；

當offset小于10us時，則認為對時結束，從時鐘停止與主時鐘的對時過程。實現(xiàn)ieee-1588高精度同步的關鍵在于精確標記發(fā)送、接收時間戳和準確計算網(wǎng)絡延時。為了盡量減少網(wǎng)絡各層之間交互數(shù)據(jù)幀所帶來的時間延遲，報文的發(fā)送和接收直接在phy和mac層之間的mii接口處進行標記。ieee1588的四類報文均參照mac幀格式進行封裝或者解包。這四類報文發(fā)送和解析也遵循mii接口規(guī)范，與phy之間進行信息交互。

通過上述方案實現(xiàn)了在對時時同步啟動中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖,同時校準時鐘芯片的時鐘，中央處理器產(chǎn)生標準秒脈沖保證秒時間的準確，時鐘芯片保證其他時間的準確用于校準中央處理器生產(chǎn)的秒脈沖，保證了準確產(chǎn)生啟動可編程門陣列自動同步采樣的脈沖。

本實施例步驟二的具體操作步驟為：在規(guī)定的時間點通過中央處理器的標準秒脈沖和時鐘芯片的時鐘準確產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣列，同時可編程門陣列根據(jù)被測信號頻率，自動產(chǎn)生每周波256點的采樣頻率控制模數(shù)轉換器采樣，模數(shù)轉換器的數(shù)據(jù)送數(shù)字信號處理器計算電能量；可編程門陣列同時發(fā)送脈沖信號給數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器同步采集模數(shù)轉換器的每周波256點的三個周波瞬時數(shù)據(jù)并存儲。

本實施例步驟二還包括以下步驟：校準中央處理器產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖到可編程門陣，再到啟動同步a/d轉換采集的延時時間tel，通過中央處理器控制在需要同步采樣時刻提前tel的時間產(chǎn)生啟動同步瞬時數(shù)據(jù)采樣脈沖發(fā)出。如此，本發(fā)明應用時能保證在廣域測量范圍的瞬時數(shù)據(jù)采樣同步。

本實施例在具體實施時，優(yōu)選在每天的三個每一刻鐘(15分鐘)時間點前3分鐘的時間點通過時鐘系統(tǒng)校準中央處理器的rtc、時鐘芯片的時鐘、中央處理器的標準秒脈沖；瞬時數(shù)據(jù)的采集的時間點及每天采集點數(shù)可由本機及主站遠程設置；如果中央處理器重新啟動，中央處理器標準秒脈沖、rtc和時鐘芯片的時鐘有偏差時將啟動與時鐘系統(tǒng)校準程序。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。