北斗多模卫星导航在电力系统中同步授时研究

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1、北斗多模卫星导航在电力系统中同步授时研究摘要：通过对在电力系统中应用北斗卫星导航系统进行定位、授时等的迫切性和可行性进行分析；提出了采用大规模集成电路和模块化设计，以高速芯片进行控制的北斗多模授时设备。射频通道全部采用芯片搭建，通过选型，选用了MAXIM公司的MAX2769ETI+芯片作为射频芯片。数字基带处理主要在大容量的FPGA平台上完成。定位解算处理功能在DSP平台上完成。守时电路在单片机和FPGA上实现对晶振的驯服从而输出同步时间信息。最后，通过实验室测试得出该设备能够达到较高的授时精度。关键词：北斗

2、；射频解调；数字基带处理；定位解算；守时电路；FPGA；DSP分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2014)16-3929-04Abstract：ThroughtheapplicationofpowersystemBeidousatellitenavigationandpositioningsystem,urgencyandfeasibilityoftiming,etc.areanalyzed；proposedCompassmultimodetimingdeviceusesLSIan

3、dmodulardesign,high-speedchipcontrol.RFchannelallusechipstobuild,throughtheselection,usetheMAXIM’sMAX2769ETI+chipsastheRFchip.Digitalbasebandmainlydoneonlarge-capacityFPGAplatforms.PositioningsolutionprocessingisdoneonDSPplatform.Punctualitycircuitimplement

4、ationofcrystaltamethemicrocontrollerandFPGAtooutputsynchronoustimeinformation.Finally,throughlaboratorytestsshowedthatthedevicecanachievehightimingaccuracy.Keywords:Beidou；RFdemodulation；digitalbaseband；positioningsolver；punctualitycircuits；FPGA；DSP卫星定位导航系统

5、具有高精度的授时、定位和测速能力，能够提供远距离传输的标准时间信息，在军事和民用各部门得到了广泛的应用。利用卫星导航系统提供的标准时间信息，可以建立标准时间尺度，实现高精度的守时和时间同步。近十多年来电力系统的自动化技术得到迅速发展，发电厂自动化控制系统、调度自动化系统、变电站综自系统、PMU、微机继电保护装置、故障录波装置等的广泛应用都离不开时间记录和统一的时间基准。通过时钟同步技术为每个系统发送的正确时钟信号，结合自动化运行设备的实时测量功能，实现了对线路故障的检测、对相量和功角动态监测、提高在电网事故中

6、分析和判断故障的准确率，提高了在电网运行中控制机组和电网参数校验的准确性［1］，北斗导航系统是我国自主研制的全天候、全时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，具有授时、定位、通信三大功能。为构建我国完全自主的卫星导航平台奠定了坚实的基础［2］。1北斗在电力系统中应用的迫切性和可行性电力系统对时间同步的需要主要体现在电网故障分析与电网调度上，直接使用时间同步装置的是电力系统各自动化设备。目前我国的时间同步装置大都是基于GPS(GlobalPositioningSystem)技术的，而GPS是由美国军方控制的军民公

7、用系统，虽然现在对全世界开放，但是并未承诺我国可以无限期免费使用，这便存在着重大的安全隐患，一旦GPS卫星导航系统不能正常工作或者发生战争美国调整甚至关闭GPS信号，将给我们带来巨大影响［3］。北斗卫星导航系统由空间端、地面端、和用户端三部分组成，具有短信报文通信、精密授时、精确定位、容纳用户量大四大功能。从1983年“北斗一号”方案提出，到现在“北斗二号”的飞速发展，迗到了定位精度优于20m,授时精度优于100ns的先进水平。北斗卫星导航系统由我国独立自主研制开发，不受他国的控制和限制，其可用性、可依赖性和

8、安全性更有保障［4］。北斗卫星信号覆盖范围是北纬5°-55°和东经70°-140°之间的区域，包括我国大陆、台湾等岛屿和海域及我国周边的部分国家和地区，在此范围内能够全天候全天时地提供高精度定位、授时和短拫文通信服务。北斗卫星信号的服务范围已完全覆盖了我国电力系统所包含的区域。此外，由于北斗卫星位于赤道上空36000km的静止轨道，接收机相对卫星的可工作仰角范围为10°-75°，遮蔽角小，信号不易被