论文摘要
为全面、准确地监测电力系统运行状态,分析事故发展过程与原因,需使用一个统一的时间信号源给系统内继电保护、故障录波器、调度自动化系统远方终端(RTU)等各种自动装置对时,以使这些装置的各种测量量有一个统一的时间标签。而近年来发展起来的输电线路行波测距、广域相量测量等电力自动化新技术,更是建立在测量装置之间实现1μs精确同步的基础上的。目前,广泛应用于电力系统时间同步的GPS同步时钟一般采用固定配置的信号输出接口,不能很好地适应不同应用场合对时间同步信号类型与数量的要求。由此造成了工程设计工作量大、用户使用不方便等不足。为解决这些问题,本文提出了一种基于SoPC技术的GPS同步时钟设计方案。本文对电力系统时间同步技术及其发展进行了综述。介绍了自动对时的三种基本方法,即搬钟对时法、单向对时法和双向对时法,分析了各种对时方法的优缺点,指出GPS全球卫星定位系统具有可靠性高、对时精确、成本低的优点,能够很好的满足电力系统时间同步的要求。在分析自动对时技术在电力系统中应用的基础上,总结了各种电力自动装置对时间同步信号的要求。电力系统各厂站规模与配备的自动化装置类型不同,其对时间同步信号输出接口的类型和数量的要求也不同。论文介绍了接收GPS信号的同步时钟的基本结构和工作原理,分析比较了GPS同步时钟的三种构成方案,指出应用SoPC技术设计GPS同步时钟,可以使同步时钟具有良好的可配置性与扩展性,方便地满足不同应用场合对同步信号类型与数量的要求。在简述SoPC技术基础上,详细介绍了基于SoPC技术的电力系统同步时钟设计方案,描述了时钟的结构以及各模块的功能。应用QuartusⅡ软件设计了基于SoPC技术的GPS同步时钟的硬件系统,并用Verilog HDL对时钟的信号调理扩展IP软核进行了设计与仿真。初步验证了所提出方案的可行性。应用SoPC技术设计GPS同步时钟,可以很方便地通过更换现场可编程逻辑器件(FPGA)的IP软核获得不同类型和数量的对时信号输出,为使GPS同步时钟满足电力系统多样化的对时要求提供了一种可行方案。本文的工作对于推动电力系统时间同步技术的发展具有重要的意义。
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