电网同步时钟校验软件系统设计

摘要

电网同步时钟校验仪是基于对卫星对时、时间信号对时、串口对时设备的时间信息正确性、时间精度和稳定度的检定方法的仪器。可以作为高精度和高稳定度的时标源和频标源，提供各类时间信号输入和输出接口，完成对时间信号的分析、统计、记录、比对、存储等测试。
　　本论文对电网时间同步信号检测技术现状、技术特点和发展趋势进行了阐述，对同步时钟源、时间同步信号类型及各类信号编码、解码方法进行初步探讨，提出基于FPGA数字信号处理技术的时间同步信号检测解决方案。通过对电网同步时钟校验仪功能需求进行分析，对系统整体结构进行研究，提出基于FPGA信号处理技术对各类时间信号进行精度测试的方法，研制符合电力系统自动化设备的时钟信号检测需求的校验仪设备。
　　论文采用最新的计算机硬件技术平台和 FPGA技术，开发出一套高效的数据采集和处理平台，实现本项目的功能。在硬件上，采用双CPU技术，其中一个采用最新的 FPGA内嵌软核平台，实现数据采集、数据处理，另外一个采用最新的嵌入式 CPU，实现装置的管理及其他辅助功能。在软件上，采用最新的嵌入式软件平台搭建，保证运算速度和可靠性。
　　关键技术问题的解决方法如下：
　　(1)采用多时钟源最小二乘最优源筛选法实现时钟校验仪与UTC世界时的相位同步；
　　(2)采用频标源渐进驯服算法实现时钟校验仪高精度守时；
　　(3)采用硬件时间戳技术实现脉冲时间同步信号高精度检测；
　　(4)采用时间信号测试通道时延的动态自适应补偿技术。
　　目前，电网同步时钟校验仪软件已经能够高效稳定的运用于电网同步时钟校验仪系统中，各项功能模块和性能指标均能达到预期目标。

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第一章 引言

1.1 项目背景

1.2 电网同步时钟校验仪国内外发展概况

1.3 论文的研究内容

第二章 电网时间同步信号测试的关键技术

2.1 时间基准源的稳定性检测技术

2.2 高精度守时技术

2.3 时间同步信号精度检测技术

2.4 信号通道延时闭环修正技术

第三章 电网同步时钟校验仪系统设计概述

3.1 结构及硬件平台设计

3.2 FPGA逻辑设计

第四章 电网同步时钟校验仪软件设计与实现

4.1 软件需求分析

4.2 系统软件框架设计

4.3 主界面程序

4.4 输入信号分析程序

4.5 输出信号设置程序

4.6 其他应用程序

4.7 驱动程序设计

4.8 软件测试

第五章 时间同步信号测试方法及应用验证

5.1 脉冲信号测试

5.2 IRIG-B(DC)信号测试

5.3 IRIG-B(AC)信号测试

5.4 DCF77信号测试

5.5 串口对时报文测试

5.6 NTP/SNTP网络对时测试

5.7 PTP网络精密对时测试

5.8 计量检测结果

致谢

参考文献