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应用案例智能型采集器与时间同步
时间：2017-06-11 发布者：中新创 浏览次数：次
对于智能型故障指示器，时间同步有两层含义：首先，为方便数据中心对信号汇总分析，各地智能型故障指示器所传送信号需要基于统一的时钟源，因此通信汇集单元需配置GPS或北斗时钟接收模块（授时精度可达1us）；其次，由于无法直接采集架空线路的零序电流和零序对地电场，只有通过三相独立采集信号并同步合成的方法近似得到其零序电流和零序对地电场信号，因此，为更好的捕捉故障特征数据，需要采用时间同步技术让三相线路上的线路采集单元在故障发生时进行高精度同步录波，进而合成零序暂态波形。
智能型故障指示器线路采集单元和通信汇集单元间一般采用短距离无线通信，时间同步和故障录波启动都需要依靠无线通信的方式完成，现阶段短距离无线通信模块多为半双工通信，合理的安排两者时序不仅可提高同步精度，还可以有效降低功耗。
时间同步信号可指定某一相线路采集单元主动触发，也可由通信汇集单元主动触发，主动触发者为主机，其他信号接受者为从机。由于干扰等可能的原因，处于从机地位的线路采集单元可能会处于失步状态，当连续多次未接收到主机发送的对时报文时，该线路采集单元便会进入失步状态，此时，从机可主动缩小同步间隔时间，便能有机会重新捕捉到同步命令并从失步状态转换到同步状态。在正常工况下，主机向从机定时发送同步命令，并与从机按约定的同步时间间隔进行通信，三相采集单元便可进入同步状态。同步状态下主从通信时序图如下。
线路故障发生时，线路电流或对地电场将产生异常，较先感知到故障的线路采集单元将主动向通信汇集单元传报线路故障信息，接收到线路故障信息后，通信汇集单元立即向各线路采集单元发送故障录波启动命令，并要求各线路采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据，根据时间同步信号、故障录波启动命令和约定采样频率的录波数据，通信汇集单元即可实现零序暂态信号的合成。故障录波时序如图。
为满足通信汇集单元合成的零序暂态信号精度要求，三相线路采集单元的同步时间误差应小于±100us，由于信号采集和数据处理时难免存在差异，各线路采集单元间必须采取定周期对时的方式进行同步，理论上该对时周期越短则线路采集单元的时间同步精度越高，但受到通信模块的工作模式和晶振的频率稳定性等因素限制，对时周期不可以无限制缩短，分析如下：
1、通信模块的工作模式
短距离无线通信模块主要有接收、发送和休眠等三种工作模式。因功耗限制等因素，通信模块应尽可能处于休眠状态，仅在需要接收对时命令等通信任务时，才将其唤醒到接收工作模式，因休眠状态的需要和唤醒时间的存在，采集单元间的对时周期不可以无限制的缩短。
2、晶振频率的稳定性
晶体振荡频率的稳定性直接影响到实时时钟的准确度，以中心频率为32.768KHz、频率误差为20ppm的晶体为例，每过5s就会引起100us的误差，因此，理论上对时周期不可大于5s。
智能型故障指示器线路采集单元和通信汇集单元间一般采用短距离无线通信，时间同步和故障录波启动都需要依靠无线通信的方式完成，现阶段短距离无线通信模块多为半双工通信，合理的安排两者时序不仅可提高同步精度，还可以有效降低功耗。
时间同步信号可指定某一相线路采集单元主动触发，也可由通信汇集单元主动触发，主动触发者为主机，其他信号接受者为从机。由于干扰等可能的原因，处于从机地位的线路采集单元可能会处于失步状态，当连续多次未接收到主机发送的对时报文时，该线路采集单元便会进入失步状态，此时，从机可主动缩小同步间隔时间，便能有机会重新捕捉到同步命令并从失步状态转换到同步状态。在正常工况下，主机向从机定时发送同步命令，并与从机按约定的同步时间间隔进行通信，三相采集单元便可进入同步状态。同步状态下主从通信时序图如下。
线路故障发生时，线路电流或对地电场将产生异常，较先感知到故障的线路采集单元将主动向通信汇集单元传报线路故障信息，接收到线路故障信息后，通信汇集单元立即向各线路采集单元发送故障录波启动命令，并要求各线路采集单元在录波周期结束后上传故障发生前后固定周期的波形数据，根据时间同步信号、故障录波启动命令和约定采样频率的录波数据，通信汇集单元即可实现零序暂态信号的合成。故障录波时序如图。
为满足通信汇集单元合成的零序暂态信号精度要求，三相线路采集单元的同步时间误差应小于±100us，由于信号采集和数据处理时难免存在差异，各线路采集单元间必须采取定周期对时的方式进行同步，理论上该对时周期越短则线路采集单元的时间同步精度越高，但受到通信模块的工作模式和晶振的频率稳定性等因素限制，对时周期不可以无限制缩短，分析如下：
1、通信模块的工作模式
短距离无线通信模块主要有接收、发送和休眠等三种工作模式。因功耗限制等因素，通信模块应尽可能处于休眠状态，仅在需要接收对时命令等通信任务时，才将其唤醒到接收工作模式，因休眠状态的需要和唤醒时间的存在，采集单元间的对时周期不可以无限制的缩短。
2、晶振频率的稳定性
晶体振荡频率的稳定性直接影响到实时时钟的准确度，以中心频率为32.768KHz、频率误差为20ppm的晶体为例，每过5s就会引起100us的误差，因此，理论上对时周期不可大于5s。
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