專利名稱：數(shù)字化變電站對時裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)數(shù)字化變電站時鐘同步的對時裝置，屬于電力系統(tǒng)變 電站自動化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站監(jiān)視控制，故障分析以及運 行管理都需要建立在統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)之上。數(shù)字化變電站廣泛釆用電子式電壓
電流互感器和基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一的通信協(xié)議，實現(xiàn)了現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)在各 個智能電子設(shè)備(Intelligent Electronic Device, IED)之間的信息共享。信 息采集的數(shù)字化為過程層采樣數(shù)據(jù)共享提供了條件，同時，也帶來了各個電子 式電壓電流互感器釆樣同步的問題。在變電站中， 一般的二次保護設(shè)備和監(jiān)控 設(shè)備都需要釆集多個電量。所有的這些量的釆集都需要嚴格的時鐘同步。
現(xiàn)階段我國廣泛應(yīng)用的變電站時鐘同步技術(shù)有GPS、 IRIG-B和SNTP對時。 但由于GPS、 IRIG-B對時需要布置獨立電纜連接到各個IED，使得全站裝置的可 靠性降低。而且，數(shù)字化變電站中二次硬接線已被串行通信總線所取代。因此 需要選擇一種與變電站通信網(wǎng)絡(luò)兼容性更高的技術(shù)手段。SNTP對時能與變電站 網(wǎng)絡(luò)兼容，但要實現(xiàn)IEC61850所規(guī)定的采樣值同步準(zhǔn)確度還有很大的困難。
IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)作為一種精確時鐘協(xié)議(Precise Time Protocol ， PTP),釆 用軟硬件相結(jié)合的方式，可以達到亞微秒級的對時精度，能滿足IEC61850對最 高采樣精度的要求。并且，IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)通信協(xié)議兼容，支持數(shù)字化 變電站的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段對于IEEE1588在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用的研究多處 于理論研究階段，尚缺乏相關(guān)的成熟產(chǎn)品。
因此，針對數(shù)字化變電站應(yīng)用要求，有必要設(shè)計一種能實現(xiàn)PTP對時功能， 且具有靈活的配置和良好的擴展性的高精度對時裝置。該裝置既可作為獨立的 裝置為外圍設(shè)備提供時鐘基準(zhǔn)，又能作為對時模塊接入已投運的IED中擴展其
5PTP對時功能，節(jié)省變電站在升級改造中的成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可支持IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)、高精度、高 可靠性、低成本的數(shù)字化變電站時鐘同步裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種數(shù)字化變電站對時裝置，包括核心 處理模塊以及與核心處理模塊相通信的PTP事件處理模塊、以太網(wǎng)通信接口模 塊、串行通信接口模塊和開關(guān)量輸入輸出模塊,其特征在于:所述核心處理模塊 包括中央處理器AT91RM9200,所述中央處理器AT^RM^OO與其相連接的同步動 態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存、實時時鐘、看門狗定時器及JTAG調(diào)試端口構(gòu)成 一個基本的嵌入式系統(tǒng)；所述中央處理器AT91RM9200的調(diào)試串口端USARTO、 串口 1端USART1、串口 2端USART3分別與串行通信接口模塊相接，中央處理器 AT91RM9200的以太網(wǎng)控制器端EMAC、數(shù)據(jù)線端DB : 0與PTP事件處理模塊相 接，所述中央處理器AT91RM9200的GPI0 口與開關(guān)量輸入輸出模塊相接。
作為優(yōu)選，所述核心處理模塊中的中央處理器AT91RM9200通過地址總線、 數(shù)據(jù)總線和控制總線與同步動態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存相接；通過地址總 線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與實時時鐘看門狗定時器相接，通過RESET管腳與看 門狗定時器相接。
作為優(yōu)選，所述PTP事件處理模塊與以太網(wǎng)通信接口模塊為同一硬件組成， 包括以太網(wǎng)第一通道和以太網(wǎng)第二通道，所述以太網(wǎng)第一通道包括內(nèi)置隔離變 壓器的端口 RJ45 ,所述內(nèi)置隔離變壓器的端口 RJ45與全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器 DP83640相連，所述中央處理器AT91RM9200內(nèi)嵌的以太網(wǎng)控制器EMAC的發(fā)送 端ETX、接收端ERX、控制端ECON分別接第一全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640的 發(fā)送端ETX、接收端ERX、控制端ECON;所述以太網(wǎng)第二通道包括光纖收發(fā)器, 所述光纖收發(fā)器與第二全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器DP8364及以太網(wǎng)控制器LAN9215依 次相連接，所述中央處理器AT91RM9200數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線 CON分別接以太網(wǎng)控制器LAN9215的數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CON。
作為優(yōu)選，所述串行通信接口模塊由中夾處理器AT91RM9200自帶的串行通 信控制器SCC1 、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX化5 、兩腳插座構(gòu)成一路RS485串行
6通道，作為用戶保留的擴展端口；串行通信控制器SCC3 、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路 MAX485 、兩腳插座構(gòu)成另一路RS485串行通道，也作為用戶保留的擴展端口 ； 中央處理器AT91RM9200帶有一路UDP控制器、USB器件端口構(gòu)成USB串行通道， 也作為用戶保留端口；中央處理器AT91RM9200具有的一路調(diào)試串口 SCCO與 RS232電平轉(zhuǎn)換電路MAX203、標(biāo)準(zhǔn)九針插座DB9配置為三線制RS232串口作為 現(xiàn)場調(diào)試通道；所述串行通信控制器SCC3和對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路之間均設(shè)置有 高速光隔離器。
作為優(yōu)選,所述開關(guān)量輸入輸出模塊共包括19路開入開出通道；開入開出 信號通過光隔與電路板的排針相連。其中AT91RM9200芯片提供5路開入開出通 道，DP83640芯片提供14路開入開出通道。
另外，在所述中央處理器和并行閃存中具有系統(tǒng)初始化功能模塊，用于在 系統(tǒng)啟動時，中央處理器執(zhí)行并行閃存提供的初始化引導(dǎo)程序，實現(xiàn)系統(tǒng)各個 模塊初始化的功能。
在所述中央處理器和并行閃存中具有系統(tǒng)配置功能模塊，用于在系統(tǒng)初始 化后，中央處理器將并行閃存中存儲的配置參數(shù)導(dǎo)入，實現(xiàn)各個模塊的功能配 置和運行參數(shù)設(shè)置。
在所述中央處理器中具有GOOSE和SAV報文處理功能模塊，用于在接收到 標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE和SAV報文后，利用中央處理器進行處理或轉(zhuǎn)發(fā)；或者通過中央 處理器11向通信接口發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE和SAV報文。
在所述中央處理器中具有對時報文處理功能模塊，用于發(fā)送或接收PTP報 文，處理PTP時間處理模塊提供的時標(biāo)來計算裝置間的時間偏差，并通過最佳 主時鐘算法確定裝置的狀態(tài)。如果為主時鐘，則向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送同步報文，如果為 從時鐘，則接收同步報文，并修正實時時鐘的時間值，達到與主時鐘裝置的同 步。
所述GOOSE和SAV報文處理功能模塊和對時報文處理功能模塊中包括中斷 和中斷所驅(qū)動的任務(wù)程序。
在所述并行閃存中具有數(shù)據(jù)庫管理功能模塊，用于保存和管理整個裝置的 運行信息和狀態(tài)配置信息。本發(fā)明所達到的有益效果本發(fā)明通過合理規(guī)劃硬件資源，提供了高性能、 高開放性、高可靠性以及低成本的數(shù)字化變電站高精度對時裝置，并基于專門 的硬件芯片，采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)和規(guī)約體系，配合相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)了變電站設(shè)備 的時鐘同步要求。
(1) 解決了變電站設(shè)備時鐘同步的問題
該裝置可以通過串行通信接口接收精確的同步時鐘源信號，并將時鐘源信 號通過以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字化變電站過程總線上的其他設(shè)備，將全站時鐘統(tǒng) 一到該裝置的時鐘信號，作為全站主時鐘裝置為全站提供時鐘基準(zhǔn)。
(2) 解決了變電站設(shè)備精確同步時鐘信號源信號的傳輸問題 能適應(yīng)變電站現(xiàn)存的各種通信介質(zhì)(包括RS-232/RS-485串口、 RJ45以及
光纖網(wǎng)絡(luò)接口等)，能有效、方便的對PTP時鐘端口進行管理和操作，實現(xiàn)變電 站設(shè)備互聯(lián)和同步。并能向外圍設(shè)備和主處理芯片提供PTP時鐘信號和PPS信 號。用以擴展外設(shè)功能。
(3) 系統(tǒng)開放、配置靈活
硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計時保留了很多的通信接口 ，可以根據(jù)用戶需求靈活配置硬件 資源。對于用戶來講，開放的系統(tǒng)、靈活的配置將有利于利用已有的軟硬件資 源，節(jié)省投資和長期使用系統(tǒng)的方便。再者，由于變電站對時系統(tǒng)非常龐大， 在滿足可靠性的基礎(chǔ)形成最合理的配置，可以進一步降低造價。
(4) 廣泛的適用性
精確時鐘同步裝置雖然最初是針對變電站時鐘同步系統(tǒng)的需求而研制開發(fā) 的，但由于其結(jié)構(gòu)的靈活性、自身強大的數(shù)據(jù)處理能力和通信能力，亦可以作 為分布式控制、網(wǎng)絡(luò)測控等系統(tǒng)的硬件平臺，具有廣泛的適用性。
圖i是本發(fā)明的硬件電路原理框圖； 圖2是本發(fā)明的以太網(wǎng)第一通道的電路原理框圖； 圖3是本發(fā)明的以太網(wǎng)第二通道的電路原理框圖； 圖4是本發(fā)明的串行通信接口模塊的電路原理框圖； 圖5是本發(fā)明的開關(guān)量輸入輸出模塊的電路原理框圖；圖6是本發(fā)明的軟件功能模塊劃分示意圖7是本發(fā)明的軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。 本發(fā)明提供的一種數(shù)字化變電站對時裝置,包括核心處理模塊l以及與核心
處理模塊相通信的PTP事件處理模塊2、以太網(wǎng)通信接口模塊3、串行通信接口 模塊4和開關(guān)量輸入輸出模塊5，其特征在于:所述核心處理模塊1包括中央處理 器AT91RM9200 11,所述中央處理器AT91RM9200 11與其相連接的同步動態(tài)隨機 存取存儲器12、并行閃存13、實時時鐘、看門狗定時器14及JTAG調(diào)試端口 15 構(gòu)成一個基本的嵌入式系統(tǒng)；所述中央處理器AT91RM9200 11的調(diào)試串口端 USARTO、串口1端USART1、串口 2端USART3分別與串行通信接口模塊4相接， 中央處理器AT91RM9200的以太網(wǎng)控制器端EMAC、數(shù)據(jù)線端DB 31: 0與PTP事 件處理模塊2相接，所述中央處理器AT91RM920011的GPIO 口與開關(guān)量輸入輸 出模塊5相接。
作為優(yōu)選,所述核心處理模塊l中的中央處理器AT91RM9200 11通過地址總 線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與同步動態(tài)隨機存取存儲器12、并行閃存13相接；通 過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與實時時鐘看門狗定時器14相接，通過RESET 管腳與看門狗定時器15相接。
'作為優(yōu)選,所述PTP事件處理模塊2與以太網(wǎng)通信接口模塊3為同一硬件組 成,包括以太網(wǎng)第一通道和以太網(wǎng)第二通道，所述以太網(wǎng)第一通道包括內(nèi)置隔離 變壓器的端口 RJ45 23，所述內(nèi)置隔離變壓器的端口 RJ45 23與全雙工以太網(wǎng)收 發(fā)器DP83640 22相連，所述中央處理器ATWRMMOO 11內(nèi)嵌的10/100Mbps以 太網(wǎng)控制器EMAC 21的發(fā)送端ETX、接收端ERX、控制端ECON分別接第一全雙 工以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640 22的發(fā)送端ETX、接收端ERX、控制端ECON;所述以 太網(wǎng)第二通道包括光纖收發(fā)器26，所述光纖收發(fā)器26與第二全雙工以太網(wǎng)收發(fā) 器DP83640 25及以太網(wǎng)控制器LAN9215 24依次相連接，所述中央處理器 AT91RM9200 11數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CON分別接以太網(wǎng)控制 器LAN9215 24的數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CON。
9作為優(yōu)選，所述串行通信接口模塊4由中央處理器AT91RM9200 11自帶的 串行通信控制器SCC1 43、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX485 430、兩腳插座431構(gòu) 成一路RS485串行通道，作為用戶保留的擴展端口；串行通信控制器SCC3 44、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX485 440、兩腳插座441構(gòu)成另 一路RS485串行通道， 也作為用戶保留的擴展端口；中央處理器AT91RM9200 11帶有一路UDP控制器 42、 USB器件端口 420構(gòu)成USB串行通道，也作為用戶保留端口；中央處理器 AT91RM9200 11具有的一路調(diào)試串口 SCCO 41,加之RS232電平轉(zhuǎn)換電路 MAX203 410、標(biāo)準(zhǔn)九針插座DB9 411配置為簡單的三線制RS232串口作為現(xiàn) 場調(diào)試通道；所述串行通信控制器SCC3和對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路之間均設(shè)置有高 速光隔離器50。
圖1是本發(fā)明的硬件電路原理框圖。本實施例中包括以下模塊核心處理 模塊l、以太網(wǎng)通信接口模塊2、 PTP事件處理模塊3、串行通信接口模塊4和 開關(guān)量輸入輸出模塊5。
1.中央處理器AT91RM9200
嵌入式變電站信息集成服務(wù)器的核心處理模塊1包括中央處理器 AT91RM9200、同步動態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存、實時時鐘和看門狗定時器 等外圍輔助電路，它們共同構(gòu)成一個基本的嵌入式系統(tǒng)。
2. PTP事件處理模塊
圖2是本發(fā)明的以太網(wǎng)第一通道的電路原理框圖；圖3是本發(fā)明的以太網(wǎng) 第二通道的電路原理框圖。PTP事件處理模塊以太網(wǎng)第一通道由第 一全雙工以太 網(wǎng)收發(fā)器DP83640芯片、集成隔離變壓器的RJ45端口和AT91RM9200內(nèi)嵌的 10/100Mbps以太網(wǎng)控制器EMAC組成。以太網(wǎng)第二通道由第二全雙工以太網(wǎng)收發(fā) 器DP83640芯片、LAN9215芯片和HFBR5803光纖接口組成。
DP8364芯片是工業(yè)級的10/100Mbps以太網(wǎng)收發(fā)器,釆用3. 3V供電，可以 直接與AT91RM9200連接而無須電平轉(zhuǎn)換，但需釆用25MHz有源晶振為其提供時 基信號。AT91RM9200內(nèi)嵌的EMAC模塊可以很方便地與DP83640連接，只要將 EMAC模塊中的ETX (發(fā)送)引腳、ERX (接收)引腳和ECON (控制引腳)分別對 應(yīng)地與DP83640的ETX (發(fā)送)引腳、ERX (接收)引腳和ECON (控制引腳)連接即可。全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640直接和RJ45相連，通過RJ45連接各類 屏蔽或非屏蔽雙絞線。DP83640芯片提供3個信號燈引腳，本裝置將其配置為 SPEED、 LIM、 ACTIVE信號，分別表示速度、連接、接收信號。DP83640芯片也 可接入光纖線路，以太網(wǎng)第二通道中，DP83640芯片直接連接光纖收發(fā)器，只需 將接收/發(fā)送信號和光纖收發(fā)器連接即可。
LAN9215也是3. 3V供電，其數(shù)據(jù)線/地址線可以與AT91RM9200直接連接。 LAN9215的讀、寫、中斷控制引腳直接連接AT91RM9200的相應(yīng)管腳，AT91RM9200 通過一個I/O引腳連接LAN9215的復(fù)位引腳(在對LAN9215進行操作前必須先 復(fù)位)。LAN9215的命令和數(shù)據(jù)通過相同的數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，通過不同的地址和 格式信息加以區(qū)分。
3. 以太網(wǎng)通信接口模塊
PTP事件處理模塊和以太網(wǎng)通信接口模塊的硬件電路完全一致。PTP報文和 變電站數(shù)據(jù)報文通過同一以太網(wǎng)通信通道復(fù)用處理。只在軟件上做不同的功能 劃分。
4. 串行通信接口模塊
圖4是本發(fā)明的串行通信接口模塊的電路原理框圖，嵌入式變電站信息集 成服務(wù)器的串行通信接口模塊4由AT91RM9200自帶的串行通信控制器UDP、 USB 端口構(gòu)成一路USB串行通道；標(biāo)準(zhǔn)串行通信控制器SCCO、 RS232電平轉(zhuǎn)換電路 MAX203、標(biāo)準(zhǔn)九針插座DB9構(gòu)成一路RS232標(biāo)準(zhǔn)串行通道；串行通信控制器SCC1 和SCC3、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX485、兩腳插座構(gòu)成兩路RS485串行通道；為 了增強抗干擾能力，在串行通信控制器和對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路之間均設(shè)計高速 光隔。
5. 開關(guān)量輸入輸出模塊
圖5是本發(fā)明的開關(guān)量輸入輸出模塊的電路原理框圖；AT91RM9200芯片提 供5路開入開出通道，DP83640芯片提供14路開入開出通道?？晒┩鈬O(shè)備和 裝置、裝置核心處理模塊和PTP事件處理模塊用于信息交互，事件觸發(fā)和時鐘 信號輸入輸出。
圖6是本發(fā)明的軟件功能模塊劃分示意圖；軟件功能上，精確時鐘對時裝置主要完成IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)報文的接收和發(fā)送，將裝置的PTP時鐘端口設(shè)置為普 通時鐘，實現(xiàn)裝置的時鐘同步功能。同時，裝置亦支持IEC61850通信規(guī)約，能 對完成對GOOSE報文和SAV報文的傳輸、接收和簡單的處理。
按"功能獨立"的模塊化設(shè)計基本原則，時鐘同步裝置軟件體系包括下列 模塊系統(tǒng)初始化模塊、系統(tǒng)配置模塊、PTP事件請求和處理模塊、數(shù)據(jù)處理模 塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊等。其中PTP事件請求和處理模塊與數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)封裝 了中斷和中斷所驅(qū)動的任務(wù)。
圖7是本發(fā)明的軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖。"功能獨立"的模塊可以降低開發(fā)、測 試、維護等階段的代價。但是"功能獨立"并不意味著模塊之間保持絕對的孤 立。系統(tǒng)要完成某項任務(wù)，需要各個模塊相互配合才能實現(xiàn)，此時模塊之間就 要進行信息交流。在系統(tǒng)初始化之后，各個模塊的配置參數(shù)可以根據(jù)開關(guān)量輸 入輸出模塊5的狀態(tài)來進行配置。在系統(tǒng)運行過程中，PTP事件處理模塊2、以 太網(wǎng)通信模塊3中的信息和數(shù)據(jù)通過核心處理模塊1進行處理。核心處理模塊1 通過串行通信模塊4將實時信息和數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。用戶可以通過串行通信 模塊4將控制指令下發(fā)給核心處理模塊1，核心處理模塊1通過控制指令改變開 關(guān)量輸入輸出模塊5的狀態(tài)和PTP事件處理模塊2、以太網(wǎng)通信模塊3的工作狀 態(tài)。
以上已以較佳實施例公布本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換或 等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化變電站對時裝置，包括核心處理模塊以及與核心處理模塊相通信的PTP事件處理模塊、以太網(wǎng)通信接口模塊、串行通信接口模塊和開關(guān)量輸入輸出模塊，其特征在于所述核心處理模塊包括中央處理器AT91RM9200，所述中央處理器AT91RM9200與其相連接的同步動態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存、實時時鐘、看門狗定時器及JTAG調(diào)試端口構(gòu)成一個基本的嵌入式系統(tǒng)；所述中央處理器AT91RM9200的調(diào)試串口端USART0、串口1端USART1、串口2端USART3分別與串行通信接口模塊相接，中央處理器AT91RM9200的以太網(wǎng)控制器端EMAC、數(shù)據(jù)線端DB:0與PTP事件處理模塊相接，所述中央處理器AT91RM9200的GPIO口與開關(guān)量輸入輸出模塊相接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站對時裝置，其特征在于:所述核心處 理模塊中的中央處理器AT91RM9200通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與同步 動態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存相接；通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與 實時時鐘、看門狗定時器相接，通過RESET管腳與看門狗定時器相接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站對時裝置，其特征在于:所述PTP事 件處理模塊與以太網(wǎng)通信接口模塊為同一硬件組成，包括以太網(wǎng)第一通道和以 太網(wǎng)第二通道，所述以太網(wǎng)第一通道包括內(nèi)置隔離變壓器的端口 RJ45，所述內(nèi)置 隔離變壓器的端口RJ45與全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640相連，所述中央處理器 AT91RM9200內(nèi)嵌的以太網(wǎng)控制器EMAC的發(fā)送端ETX、接收端ERX、控制端ECON 分別接第一全雙工以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640的發(fā)送端ETX、接收端ERX、控制端 ECON;所述以太網(wǎng)第二通道包括光纖收發(fā)器，所述光纖收發(fā)器與第二全雙工以太 網(wǎng)收發(fā)器DP8364及以太網(wǎng)控制器LAN9215依次相連接，所述中央處理器 AT91RM9200數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CON分別接以太網(wǎng)控制器 LAN9215的數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CON。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l或2或3所述的數(shù)字化變電站對時裝置，其特征在于:所 述串行通信接口模塊由中央處理器AT91RM9200自帶的串行通信控制器SCC1 、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX485 、兩腳插座構(gòu)成一路RS485串行通道，作為用戶保留的擴展端口；串行通信控制器SCC3 、 RS485電平轉(zhuǎn)換電路MAX485 、兩腳插 座構(gòu)成另一路RS485串行通道，也作為用戶保留的擴展端口；中央處理器 AT91RM9200帶有一路UDP控制器、USB器件端口構(gòu)成USB串行通道，也作為用 戶保留端口；中央處理器AT91RM9200具有的一路調(diào)試串口 SCCO與RS232電平 轉(zhuǎn)換電路MAX203、標(biāo)準(zhǔn)九針插座DB9配置為三線制RS232串口作為現(xiàn)場調(diào)試通 道；所述串行通信控制器SCC3和對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路之間均設(shè)置有高速光隔離 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)字化變電站對時裝置，其特征在于:所 述開關(guān)量輸入輸出模塊共包括19路開入開出通道；其中AT91RM9200芯片提供5 路開入開出通道，DP83640芯片提供14路開入開出通道，開入開出信號通過光 隔與電路板的排針相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)字化變電站對時裝置，其特征在于:在 所述中央處理器和并行閃存中具有系統(tǒng)初始化功能模塊，用于在系統(tǒng)啟動時， 中央處理器執(zhí)行并行閃存提供的初始化引導(dǎo)程序，實現(xiàn)系統(tǒng)各個模塊初始化的 功能；在所述中央處理器和并行閃存中具有系統(tǒng)配置功能模塊，用于在系統(tǒng)初始 化后，中央處理器將并行閃存中存儲的配置參數(shù)導(dǎo)入，實現(xiàn)各個模塊的功能配 置和運行參數(shù)設(shè)置；在所述中央處理器中具有GOOSE和SAV報文處理功能模塊，用于在接收到 標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE和SAV報文后，利用AT91RM"00芯片進行處理或轉(zhuǎn)發(fā)；或者通過 AT91RM9200芯片向通信接口發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE和SAV報文；在所述中央處理器中具有對時報文處理功能模塊，用于發(fā)送或接收PTP報 文，處理PTP時間處理模塊提供的時標(biāo)來計算裝置間的時間偏差，并通過最佳 主時鐘算法確定裝置的狀態(tài)，如果為主時鐘，則向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送同步報文，如果為 從時鐘，則接收同步報文，并修正實時時鐘的時間值，達到與主時鐘裝置的同 步；所述GOOSE和SAV報文處理功能模塊和對時報文處理功能模塊中包括中斷 和中斷所驅(qū)動的任務(wù)程序；在所述并行閃存中具有數(shù)據(jù)庫管理功能模塊，用于保存和管理整個裝置的 運行信息和狀態(tài)配置信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字化變電站對時裝置，包括核心處理模塊以及與核心處理模塊相通信的PTP事件處理模塊、以太網(wǎng)通信接口模塊、串行通信接口模塊和開關(guān)量輸入輸出模塊，其特征在于所述核心處理模塊包括中央處理器AT91RM9200，所述中央處理器AT91RM9200與其相連接的同步動態(tài)隨機存取存儲器、并行閃存、實時時鐘看門狗定時器及JTAG調(diào)試端口構(gòu)成一個基本的嵌入式系統(tǒng)；PTP事件處理模塊，所述以太網(wǎng)收發(fā)器DP83640與支持IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議棧軟硬件相結(jié)合構(gòu)成實現(xiàn)變電站裝置高精度對時功能。本發(fā)明實現(xiàn)了支持IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的高精度時鐘對時，實現(xiàn)了數(shù)字化變電站設(shè)備的時鐘同步要求。
文檔編號G04G5/00GK101650548SQ20091003466
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者吳在軍, 澄 李, 杜炎森, 汪祺航, 王伏亮, 竇曉波, 胡敏強, 偉 黃 申請人:江蘇方天電力技術(shù)有限公司;東南大學(xué)