基于IEC61850的数字化变电站时钟服务器设计

"满足IEC61850要求的站用时钟服务" 在电力系统自动化领域，IEC61850标准是国际电工委员会制定的一种通信协议，旨在实现变电站自动化系统的互操作性和标准化。这篇论文由周水斌、田志国、赵应兵和闫志辉等人撰写，探讨了如何构建一个符合IEC61850标准的站用时钟服务器，以确保变电站内的时间同步和精准度。 IEC61850标准规定了数字化变电站中通信网络和设备的行为，其中包括时钟服务的重要部分。变电站内的各种设备，如保护装置、测控单元等，都需要精确的时间信息进行事件记录、故障分析和同步操作。时钟服务器在此扮演关键角色，它需要提供两种授时方式：SNTP（Simple Network Time Protocol）软件授时和光脉冲硬件对时。 论文提出的解决方案是采用GPS接收器与FPGA（Field-Programmable Gate Array）加CPU（Central Processing Unit）微机系统相结合的方式。GPS接收器获取来自卫星的精确时间信息，FPGA用于处理硬件对时的光脉冲信号，而CPU则负责实现SNTP协议，进行网络授时。两者之间通过数据总线进行通信，传递显示时间、IRIG-B码（一种用于时间信号传输的标准）数据和同步状态等信息。 时钟服务器的设计重点包括授时原理、硬件架构和软件实现。授时原理基于GPS接收器接收到的卫星信号，通过FPGA解析这些信号并生成硬件对时脉冲。CPU则运行SNTP协议，向网络中的设备发送时间更新。硬件设计涵盖了GPS接收模块、FPGA逻辑电路和CPU系统，它们协同工作，确保时间的准确同步。软件实现包括SNTP协议栈的编程和系统管理，以确保高效稳定的时间服务。 守时功能是时钟服务器的关键特性之一，它需要即使在没有GPS信号的情况下也能保持高精度的时间。这通常依赖于内置的晶体振荡器，其稳定性决定了守时精度。论文提到，该时钟服务器的守时精度达到了晶振的稳定度水平，满足了IEC61850对于高精度时间服务的要求。 满足IEC61850要求的站用时钟服务器是一个复杂而精密的系统，它结合了GPS技术、FPGA硬件处理和CPU软件控制，为数字化变电站提供了可靠的时间同步基础，对于保障电力系统的稳定运行至关重要。