基于GPS的电力系统高精度同步时钟

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1、第30~-／2010年第1期湖南电力研究与试验基于GPS的电力系统高精度同步时钟杨其岚，万全(1．五凌电力有限公司，湖南长沙410004；2．湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙410007)摘要：当前电力系统已提出了不少基于高精度时钟的测量与控制技术，但是由于时钟信号的误差过大或稳定性差，这些技术很难在一些对时钟精度和稳定性要求高且关系电力系统经济与稳定运行的重要领域(如电力系统继电保护等领域)中得到实际应用。根据晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型，估计GPs时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差，并对晶振时钟进行实时修正，产生基于CPLD的高精度时钟。关键词

2、：全球定位系统；晶振；时钟；复杂可编程逻辑器件中图分类号：TM935．1文献标识码：A文章编号：1008-0198(2010)01-0023-04HighaccuratesynchronousclockbasedonGPSforpowergridYANGQi-lan．WANQuan(1．WulingPowerCorporation，Changsha410004，China；2．HunanElectricPowerTestingandResearchIn-stitute，Changsha410007，China)Abstract：Atpresent，thestabilit

3、yoftheclockworkinginthepowersystemisverypoor，andcantrespondtotherequestofsimultaneousmeasurementinthepowersystem．Inordertosolveabove—mentionedproblems．ahighaccurateclockbasedoi1aquadraticregressionmodelforcrystaloscillatorinsynchronismwithGPS—clockisdesignedinthispaper，thesquare-errorofG

4、PS-clockandtheaccumulativeeFrorofcrystaloscillatorareestimated．Withtheaccumulativeerrorcompensated．highaccu—rateclockbasedontheCPLDisproduced．Keywords：globalpositioningsystem(GPS)；crystaloscillator；clock；CPLD当前电力系统广域保护、安全稳定监测、控电力系统经济与稳定运行的重要领域(如电力系制、同步通讯和远动等领域已提出了不少基于高精统继电保护、在线监控等领域)中得到实

5、际应用。度时钟的测量、监测与控制技术。现有的同步时钟本项目提出采用晶振信号同步GPS信号产生高精技术绝大部分采用美国的GPS时钟或俄罗斯的度时钟的一元二次回归数学模型，研制时钟发生装GLONASS时钟为基准，但并不保证时钟的可靠性，置。该方法既消减了GPS时钟信号的随机误差，也不对民用用户承担责任。同时GPS及GLONASS又消除了晶振时钟信号的累计误差，且易于实现，接收器接受到的时钟也经常因星历误差、卫星钟有望成功应用于电力系统继电保护与控制。差、电离层误差、对流层误差、多径误差、跟踪卫1晶振信号同步GPS信号的方法星过少误差和接收器本身误差等产生一些误差。目前国内外

6、研制了一些GPS同步时钟产品，但采用为产生高精度时钟信号，采用计数器和比较器铯钟或铷钟对GPS时钟修正产生的高精度同步时对高精度晶振进行分频，产生晶振秒时钟信号；晶钟价格很高，运行环境要求苛刻，难以推广；而一振秒时钟与GPS秒时钟进行相位比较，产生偏差般电力系统运行的时钟却不能保证输出时钟的稳定序列，偏差包括GPS时钟的随机漂移误差和晶振性，很难在一些对时钟精度和稳定性要求高的关系的累计误差；采用一元二次回归分析模型对2种误收稿日期：2009—10-09·23·研究与试验湖南电力第30~／2010年第1期差进行估计，分离出各自误差；并对晶振累计误差1．2高精度时钟的产生

7、进行修正，可以构造出一种简便的高精度时钟发生(1)GPS接收器工作状态的评估装置。实现方案如图1所示，高精度时钟(修正GPS接收器的不正常工作状态分为2种，一种后的秒时钟)由计数器与比较器构成的分频电路是由于跟踪卫星过少，导致随机误差增大；另一种产生，晶振秒时钟的累计误差由CPU设置比较值是由于干扰，GPS故障产生的跳跃性误差。进行修正，GPS秒时钟误差由锁存器测量。比较值对于第一种误差采用GPS时钟方差的估计值每秒设置1次，本次将要设置的比较值由前n次测进行评价，建立评价不等式量的GPS秒时钟误差和前n次设置的比较值历史>1(4)数据进