IRIG-B碼對(duì)時(shí)方式在繼電保護(hù)裝置中的應(yīng)用

IRIG-B碼對(duì)口方式在繼電保護(hù)裝置中的應(yīng)用導(dǎo)讀摘要：隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)變電站內(nèi)時(shí)間的精確和統(tǒng)一提出了更高的要求。本文提出了一種采用時(shí)間碼來時(shí)時(shí)的方案。在這種對(duì)時(shí)方案中，每個(gè)變電站只安裝一個(gè)接收裝置，利用/總線傳輸摘要：隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)變電站內(nèi)時(shí)間的精確和統(tǒng)一提出了更高的要求。本文提出了一種采用時(shí)間碼來時(shí)時(shí)的方案。在這種對(duì)時(shí)方案中每個(gè)變電站只安裝一個(gè)接收裝置利用/總線傳輸碼，保護(hù)裝置對(duì)碼解碼器后，來設(shè)置自己的時(shí)間。本文還詳細(xì)介紹了碼的概念和原理以及用實(shí)現(xiàn)碼解碼器的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。碼時(shí)時(shí)方式簡(jiǎn)化了回路設(shè)計(jì)，并且能夠可靠地提供精確的時(shí)間信息、，必將在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：時(shí)間碼；繼電保護(hù)；對(duì)時(shí)；時(shí)間的精確和統(tǒng)一是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的最基本要求。只有電力系統(tǒng)中的各種自動(dòng)化設(shè)備如故障錄波器、繼電保護(hù)裝置、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等采用統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，在發(fā)生事故時(shí)，才能根據(jù)故障錄波數(shù)據(jù)，以及各開關(guān)、斷路器動(dòng)作的先后順序和準(zhǔn)確時(shí)間，對(duì)事故的原因、過程進(jìn)行準(zhǔn)確分析。統(tǒng)一精確的時(shí)間是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)這些需求提供了可能?；诘膶?duì)時(shí)方式有種：脈沖對(duì)時(shí)方式；串行口對(duì)時(shí)方式；

時(shí)間編碼對(duì)時(shí)方式。脈沖對(duì)時(shí)和串行口對(duì)時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者精度高但是無法直接提供時(shí)間信息，而后者對(duì)時(shí)精度比較低。碼對(duì)時(shí)方式兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種精度很高并且又含有絕對(duì)的精確時(shí)間信息的對(duì)時(shí)方式，采用碼對(duì)時(shí)，就不再需要現(xiàn)場(chǎng)總線的通信報(bào)文對(duì)時(shí)，也不再需要輸出大量脈沖節(jié)點(diǎn)信號(hào)。國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的技術(shù)規(guī)范中明確要求新投運(yùn)的需要授時(shí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)間隔層設(shè)備，原則上應(yīng)采用碼方式實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)。繼電保護(hù)裝置對(duì)時(shí)方案一個(gè)變電站內(nèi)配置一套時(shí)間同步系統(tǒng)，該時(shí)間同步系統(tǒng)可由一面或多面時(shí)鐘裝置屏組成。時(shí)問同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可采用主從式或主備式結(jié)構(gòu)。時(shí)間同步系統(tǒng)與被授時(shí)的繼電保護(hù)裝置之間采用/接口標(biāo)準(zhǔn)來傳輸碼信號(hào)。不同廠家的保護(hù)裝置僅需具有/接口的碼解碼器，即可接入變電站統(tǒng)一對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。保護(hù)裝置內(nèi)嵌碼解碼模塊，采用圖中的對(duì)時(shí)模式，即由碼解碼模塊檢測(cè)出時(shí)間信息和對(duì)時(shí)脈沖，通過串口將時(shí)間信息直接下發(fā)到各個(gè)功能插件。各功能插件都直接從對(duì)時(shí)模塊引入對(duì)時(shí)脈沖。但F5時(shí)尊畔豪瓦］博他一&喟HU保護(hù)慧?對(duì)時(shí)方案__5AAHU保護(hù)慧?對(duì)時(shí)方案碼解碼模塊的硬件設(shè)計(jì)早期的碼解碼設(shè)備多采用集成電路與單片機(jī)相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)，利用門電路和觸發(fā)器從編碼信號(hào)中提取出秒同步信號(hào)，而用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息的解碼。目前該方法仍在使用，但該方法存在器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差、同步精度不高、通用性差、不利于功能擴(kuò)展等問題。為了解決上述問題，在本設(shè)計(jì)中，采用芯片來實(shí)現(xiàn)碼的解碼，采用的是公司的°開發(fā)仿真軟件采用的是n,它可以進(jìn)行原理圖編輯和語言編輯，并支持這些編輯方式的混合設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中利用語言進(jìn)行底層模塊的設(shè)計(jì)，用原理圖進(jìn)行上層模塊的設(shè)計(jì)。該軟件具有門級(jí)仿真功能，可以進(jìn)行功能和時(shí)序仿真，并且支持目標(biāo)程序在線下載。外部接入的編碼信號(hào)是用電平傳輸?shù)牟罘中盘?hào)，需變換為信號(hào)，轉(zhuǎn)換芯片為公司的，該芯片是帶隔離的增強(qiáng)型收發(fā)器，有失效保護(hù)、短路電流限制、熱關(guān)斷和恢復(fù)等功能。外接的信號(hào)來源于的有源晶振。硬件框圖如圖所示。clock圖2HUAB瑪?罅蟆浜爰不花的AM24asEPS加碼解碼模塊的軟件設(shè)計(jì)?碼原理碼是美國(guó)靶場(chǎng)司令委員會(huì)制定的一種時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，共有種并行二進(jìn)制時(shí)間碼格式和種串行二進(jìn)制時(shí)間碼格式。其中最常用的是時(shí)間碼格式。碼可以分為直流碼和交流碼，交流碼是的正弦波載頻對(duì)直流碼進(jìn)行幅度調(diào)制后形成的；直流碼采用脈寬編碼方式。每秒幀，含個(gè)碼元，每個(gè)碼元寬度為m碼元有種，位置標(biāo)識(shí)符的脈寬是位置標(biāo)識(shí)一和參考標(biāo)志，二進(jìn)制“”和“”的脈寬分別為和。每幀從參考標(biāo)志開始，也就是連續(xù)兩個(gè)脈沖中的第個(gè)脈沖的前沿開始，分別為，第碼元。在和之間是字段，傳送的是碼格式的時(shí)間信息包含秒、分、時(shí)、天種信息，低位在前，高位在后；個(gè)位在前十位在后。在和之間是字段，實(shí)現(xiàn)控制功能，可根據(jù)實(shí)際使用時(shí)的協(xié)議制定使用方法，在這里沒有用到該字段。在和之間是字段，是用二進(jìn)制表示的以秒為單位的時(shí)間信息、。碼的格式如圖所示。代1口—一倬101把十隹|p1分+他lol#十仰附十。⑼舄⑹。同月十埋I0L日土苴」L密目010|0附加陰。|「nmu胴1阻用用口iiw皿皿皿twj皿1m皿uuuwuh——BCUR-~~——-耳時(shí)一中住冏年+性網(wǎng)網(wǎng),一同|0||ti|H]01NnMiiiiLnwii皿win皿皿〔山皿山皿inuuu皿皿nhWF段—HHS弱段---4,'''圖aOUG-E（DC泗極說相f加施于12月31日23時(shí)不分39番）碼解碼方案碼解碼器的功能框圖如圖所示。陋舁分鬃-M疇--*>CU陋舁分鬃-M疇--*>CU科元處信情息eq」i。仇口碼元推唱而舵漫「?匡返MA和用品「麻溫嗎元qIPPS涉4nt舊■總段那福緒的功能泄由分頻電路本模塊的功能是將的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻處理，輸出和的信號(hào)，為碼元檢測(cè)和識(shí)別單元、碼元記錄單元和異步申行發(fā)送單元提供時(shí)間基準(zhǔn)。為了減少計(jì)數(shù)器的位數(shù)進(jìn)行了多次分頻。碼元檢測(cè)和識(shí)別單元首先對(duì)碼信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。用個(gè)觸發(fā)器串聯(lián)，用的時(shí)鐘信號(hào)作為它們的時(shí)鐘，這樣只有在的時(shí)鐘信號(hào)的上升沿來的時(shí)候才對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，其他時(shí)候處于保持原來輸出不變。串行觸發(fā)器的輸出分別連到個(gè)并行觸發(fā)器，由碼的上升沿來控制并行觸發(fā)器的輸出~°當(dāng)并行觸發(fā)器的輸出“Q為〃”時(shí)，對(duì)應(yīng)的碼元信息為標(biāo)識(shí)位；同理，””對(duì)應(yīng)碼元“”，而“”對(duì)應(yīng)碼元"”。碼元檢測(cè)原理框圖如圖所示。秒同步脈沖的產(chǎn)生根據(jù)碼元識(shí)別結(jié)果，如果連續(xù)檢測(cè)到兩個(gè)標(biāo)識(shí)位，則第個(gè)標(biāo)識(shí)位就是參考標(biāo)志，其前沿為秒同步脈沖的起始點(diǎn)。而參考標(biāo)志后第個(gè)上升沿對(duì)應(yīng)的是秒同步脈沖經(jīng)過延時(shí)的時(shí)刻，所以應(yīng)該在參考標(biāo)志后第個(gè)上升沿對(duì)應(yīng)時(shí)刻再延時(shí)來產(chǎn)生秒同步脈沖信號(hào)，在產(chǎn)生秒脈沖的同時(shí)把記錄碼元位置信息的計(jì)數(shù)器清零。碼元記錄單元碼元記錄單元根據(jù)碼元識(shí)別結(jié)果和碼元位置來組合產(chǎn)生時(shí)間信息，包括位秒信息、位分信息和位時(shí)信息。信息處理因?yàn)楫?dāng)前解出的時(shí)間是上一秒的時(shí)間信息。信息處理單元要將解碼后的時(shí)間加上，同時(shí)為便于后續(xù)時(shí)間信息的傳輸和處理，要將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換成碼格式。異步串行發(fā)送異步串行發(fā)送模塊就是把經(jīng)過處理后的時(shí)間信息通過異步串口發(fā)送出去，速率是/,位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)位，位停止位。結(jié)束語碼對(duì)時(shí)有利于簡(jiǎn)化回路設(shè)計(jì)，并且能夠可靠地提供精確的時(shí)間信息，必將在電力系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的