專利名稱：一種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備間時(shí)鐘同步、高精度同步對時(shí)領(lǐng)域，具體涉及一種單信
號線同步時(shí)鐘傳送方法。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)二次測量設(shè)備對時(shí)鐘同步要求的不斷提高，繼電保護(hù)裝置、故障錄 波、故障測距、相量測量等二次測量設(shè)備普遍要求采用GPS時(shí)間同步，并對時(shí)間同步精度要 求較高(一般精度要求< 士lus)，通常采用整秒脈沖(1PPS)和時(shí)間信息報(bào)文兩個(gè)信號線作 為設(shè)備間時(shí)鐘同步信號。整秒脈沖的上升沿或下降沿作為整秒時(shí)刻的標(biāo)定信號，時(shí)間報(bào)文 信號描述當(dāng)前脈沖信號的時(shí)刻信息或其它信息，如年、月、日、時(shí)、分、秒及地理位置信息等。 兩個(gè)信號線增加了時(shí)鐘同步的連接成本，當(dāng)傳送的信號距離較長，尤其使用光纖傳輸時(shí)成 本大幅增加。 本發(fā)明的技術(shù)方案采用整秒脈沖與時(shí)間報(bào)文數(shù)據(jù)復(fù)用技術(shù)，只需要一根光纖或信 號線。使時(shí)鐘同步傳輸成本降低了50%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法，對傳統(tǒng)雙信號線傳輸同步 時(shí)鐘技術(shù)方案的改進(jìn)，使整秒脈沖與時(shí)間信息報(bào)文復(fù)用在一個(gè)信號線或光纖上。從而使時(shí) 鐘同步傳輸成本大大降低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法，其特征在于在同一個(gè)信號線上即傳送整秒脈沖 信號1PPS，又傳送時(shí)間報(bào)文信號，在同步時(shí)鐘接收側(cè)，利用窗口技術(shù)將整秒脈沖和時(shí)間報(bào)文 信號分離開，包括時(shí)鐘同步信號源側(cè)將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號合成方法和時(shí)間同步 信號接收側(cè)將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號分離方法。 其中，所述時(shí)鐘同步信號源側(cè)的將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號合成方法包括
在時(shí)鐘同步的發(fā)送端，時(shí)間報(bào)文信號發(fā)送器接收1PPS整秒脈沖信號，并用整秒脈 沖信號驅(qū)動(dòng)時(shí)間報(bào)文信號的傳送，也即只有當(dāng)接收到整秒脈沖信號時(shí)，才發(fā)送下一個(gè)整秒 脈沖的時(shí)間報(bào)文信號，如果沒有接收到整秒脈沖信號，不發(fā)送下一個(gè)整秒脈沖的時(shí)間報(bào)文 信號； 時(shí)間報(bào)文信號傳送器接收到1PPS整秒脈沖信號時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)100ms以內(nèi)的延 遲后，發(fā)送時(shí)間報(bào)文信號，且時(shí)間報(bào)文信號必須在下一個(gè)1PPS整秒脈沖到來之前的數(shù)毫秒 ms內(nèi)發(fā)送完成； 將時(shí)間報(bào)文信號傳送器與1PPS整秒脈沖信號一起通過一個(gè)與門，即將1PPS整秒 脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號在同一個(gè)信號線上合成后輸出。 其中，時(shí)間同步信號接收側(cè)的將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號分離方法包括
根據(jù)1PPS整秒脈沖信號每整秒時(shí)刻一個(gè)脈沖沿的特點(diǎn)，在時(shí)間同步接收側(cè)設(shè)置一個(gè)1PPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器，其工作原理為當(dāng)檢測到一個(gè)脈沖沿之后，啟動(dòng)定 時(shí)器工作，在定時(shí)器到達(dá)1秒的99% 101% (也即999ms 1001ms)時(shí)，開放IPPS整秒 脈沖信號接收門，接收下一個(gè)1PPS整秒脈沖信號的到來，如果在此窗口內(nèi)沒有接收到1PPS 整秒脈沖信號，則窗口定時(shí)器重新計(jì)數(shù)，并重新尋找接收下一個(gè)1PPS整秒脈沖信號。
其中，還包括時(shí)間同步接收側(cè)干擾信號的慮除方法，IPPS整秒脈沖信號接收窗口 發(fā)生器有兩個(gè)工作狀態(tài)同步工作狀態(tài)和非同步工作狀態(tài)；當(dāng)1PPS整秒脈沖信號接收窗口 發(fā)生器上電初始運(yùn)行，或3秒鐘之內(nèi)沒有接收到1PPS整秒脈沖信號時(shí)，1PPS整秒脈沖信號 接收窗口發(fā)生器進(jìn)入非同步狀態(tài)，在非同步狀態(tài)下1PPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器必 須至少尋找到兩個(gè)以上的1秒間隔的脈沖信號，才進(jìn)入同步狀態(tài)。
其中，所述信號線可以是電傳輸線或光傳輸媒體。
本發(fā)明的有益效果是與傳統(tǒng)雙信號線同步時(shí)鐘裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、單信號線同步時(shí)鐘技術(shù)可降低時(shí)鐘同步傳輸成本；
2、單信號線同步時(shí)鐘技術(shù)可提高時(shí)鐘同步傳輸?shù)目煽啃浴?br>

為了使本發(fā)明的內(nèi)容被更清楚的理解，并便于具體實(shí)施方式
的描述，下面給出與 本發(fā)明相關(guān)的

如下 圖1是依據(jù)本發(fā)明的一種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法與傳統(tǒng)雙信號線同步時(shí)鐘 傳送方法的波形對比示意圖； 圖2是依據(jù)本發(fā)明時(shí)鐘同步技術(shù)裝置發(fā)送側(cè)秒脈沖與時(shí)間報(bào)文合成邏輯框圖；
圖3是依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步技術(shù)接收側(cè)秒脈沖與時(shí)間報(bào)文分離邏輯框圖；
圖4是依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步技術(shù)接收側(cè)時(shí)鐘窗口定時(shí)器波形圖。
具體實(shí)施例方式
時(shí)鐘同步對時(shí)包括兩部分信息，a、整秒時(shí)刻的秒脈沖信號；b、當(dāng)前秒脈沖信號所 代表的時(shí)間信息報(bào)文。整秒脈沖信號一般根據(jù)不同的系統(tǒng)取信號上升沿或下降沿作為整秒 時(shí)間標(biāo)定，誤差為us數(shù)量級。每個(gè)整秒脈沖之間除一個(gè)返回電平外為常低電平或常高電 平。如果將時(shí)間報(bào)文信息合成到秒脈沖信號線中，將導(dǎo)致在每個(gè)整秒時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)上升 沿、下降沿信號，如果用傳統(tǒng)整秒脈沖接收方式接收，將導(dǎo)致時(shí)鐘接收設(shè)備無法正確識(shí)別到 整秒脈沖信號，并造成接收器時(shí)間混亂。 時(shí)鐘同步信號源側(cè)將整秒時(shí)刻脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號合成方法 如圖2所示，在時(shí)鐘同步的發(fā)送端，時(shí)間報(bào)文發(fā)送器接收1PPS整秒脈沖信號，并用
整秒脈沖信號驅(qū)動(dòng)時(shí)間報(bào)文的傳送。即只有當(dāng)接收到整秒脈沖時(shí)，才發(fā)送下一個(gè)整秒脈沖
的時(shí)間報(bào)文。如果沒有接收到整秒脈沖，不發(fā)送下一個(gè)整秒脈沖的時(shí)間報(bào)文。 時(shí)間報(bào)文傳送器接收到1PPS整秒脈沖信號時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)100ms以內(nèi)的延時(shí)
后，發(fā)送時(shí)間報(bào)文數(shù)據(jù)，且時(shí)間報(bào)文數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)1PPS整秒脈沖到來之前數(shù)ms內(nèi)發(fā)送完成。 時(shí)間報(bào)文傳送器與1PPS整秒脈沖通過一個(gè)與門，即為1PPS整秒脈沖與時(shí)間報(bào)文 在同一個(gè)信號線上合成后輸出。
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時(shí)間同步信號接收側(cè)將整秒時(shí)刻脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號分離方法
如圖3所示，根據(jù)1PPS整秒脈沖每整秒時(shí)刻一個(gè)脈沖沿的特點(diǎn)，在時(shí)間同步接收 側(cè)設(shè)置一個(gè)ipps整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器。其工作原理為當(dāng)檢測到一個(gè)脈沖沿之后 啟動(dòng)定時(shí)器工作，在定時(shí)器到達(dá)1秒的99% 101% (999ms 1001ms)時(shí)，開放1PPS整秒 脈沖接收門，接收下一個(gè)IPPS整秒脈沖的到來。如果在此窗口內(nèi)沒有接收到IPPS整秒脈 沖信號，則窗口定時(shí)器重新計(jì)數(shù)重新尋找接收下一個(gè)1PPS整秒脈沖信號，如圖4波形所示。
時(shí)間同步接收側(cè)干擾信號的慮除1PPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器有兩個(gè)工 作狀態(tài)，即同步工作狀態(tài)和非同步工作狀態(tài)。當(dāng)IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器上電初 始運(yùn)行或3秒鐘沒有接收到1PPS整秒脈沖信號時(shí)，1PPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器進(jìn)入 非同步狀態(tài)。在非同步狀態(tài)下1PPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器必須至少尋找到兩個(gè)以 上的1秒間隔的脈沖信號，才進(jìn)入同步狀態(tài)。 上面通過特別的實(shí)施例內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員還可意識(shí)到變型 和可選的實(shí)施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個(gè)實(shí)施例的特征。因此，可以 理解的是這些變型和可選的實(shí)施例將被認(rèn)為是包括在本發(fā)明中，本發(fā)明的范圍僅僅被附上 的專利權(quán)利要求書及其同等物限制。
權(quán)利要求
一種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法，其特征在于在同一個(gè)信號線上即傳送整秒脈沖信號1PPS，又傳送時(shí)間報(bào)文信號，在同步時(shí)鐘接收側(cè)，利用窗口技術(shù)將整秒脈沖和時(shí)間報(bào)文信號分離開，包括時(shí)鐘同步信號源側(cè)將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號合成方法和時(shí)間同步信號接收側(cè)將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號分離方法。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述時(shí)鐘同步信號源側(cè)的將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號合成方法包括 在時(shí)鐘同步的發(fā)送端，時(shí)間報(bào)文信號發(fā)送器接收ipps整秒脈沖信號，并用整秒脈沖 信號驅(qū)動(dòng)時(shí)間報(bào)文信號的傳送，也即只有當(dāng)接收到整秒脈沖信號時(shí)，才發(fā)送下一個(gè)整秒脈 沖的時(shí)間報(bào)文信號，如果沒有接收到整秒脈沖信號，不發(fā)送下一個(gè)整秒脈沖的時(shí)間報(bào)文信 號；時(shí)間報(bào)文信號傳送器接收到IPPS整秒脈沖信號時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)100ms以內(nèi)的延遲 后，發(fā)送時(shí)間報(bào)文信號，且時(shí)間報(bào)文信號必須在下一個(gè)1PPS整秒脈沖到來之前的數(shù)毫秒ms 內(nèi)發(fā)送完成；將時(shí)間報(bào)文信號傳送器與ipps整秒脈沖信號一起通過一個(gè)與門，即將1PPS整秒脈沖 信號與時(shí)間報(bào)文信號在同一個(gè)信號線上合成后輸出。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于時(shí)間同步信號接收側(cè)的將整秒脈沖信號與時(shí)間報(bào)文信號分離方法包括 根據(jù)IPPS整秒脈沖信號每整秒時(shí)刻一個(gè)脈沖沿的特點(diǎn)，在時(shí)間同步接收側(cè)設(shè)置一個(gè) IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器，其工作原理為當(dāng)檢測到一個(gè)脈沖沿之后，啟動(dòng)定時(shí)器 工作，在定時(shí)器到達(dá)1秒的99% 101% (也即999ms 1001ms)時(shí)，開放IPPS整秒脈沖 信號接收門，接收下一個(gè)1PPS整秒脈沖信號的到來，如果在此窗口內(nèi)沒有接收到IPPS整秒 脈沖信號，則窗口定時(shí)器重新計(jì)數(shù)，并重新尋找接收下一個(gè)IPPS整秒脈沖信號。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括時(shí)間同步接收側(cè)干擾信號的慮除方法，IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器有兩 個(gè)工作狀態(tài)同步工作狀態(tài)和非同步工作狀態(tài)；當(dāng)IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器上電 初始運(yùn)行，或3秒鐘之內(nèi)沒有接收到IPPS整秒脈沖信號時(shí)，IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā) 生器進(jìn)入非同步狀態(tài)，在非同步狀態(tài)下IPPS整秒脈沖信號接收窗口發(fā)生器必須至少尋找 到兩個(gè)以上的1秒間隔的脈沖信號，才進(jìn)入同步狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求l-4所述的方法，其特征在于所述信號線可以是電傳輸線或光傳輸媒體。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種單信號線同步時(shí)鐘傳送方法，其在同一個(gè)信號線或光傳輸媒體上分時(shí)復(fù)用傳送整秒脈沖信號和時(shí)間報(bào)文信息技術(shù)。使需要時(shí)間同步的設(shè)備之間進(jìn)行基準(zhǔn)時(shí)間同步信號的傳遞只使用單一的信號線或光纖即可，從而大大降低了成本。
文檔編號H04J3/06GK101710849SQ200910236878
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者張麗坤, 張輝, 張金平, 湯飛, 熊敏, 程春和 申請人:中國電力科學(xué)研究院