一種觸摸式手持時間同步測試系統

楊宏宇 屈衛鋒 顏瑋瑋

摘 要：本發明涉及時間同步檢測系統技術領域，其特征在于：包括GPS/北斗信號接收定時單元，時間同步基準源單元，時間同步信號測試單元，時間同步信號仿真單元，網絡化軟件平臺設計單元，LCD顯示觸摸控制單元和鋰電池管理單元。本發明觸摸手持時間同步測試系統在于結構設計輕巧，便于攜帶，觸摸式控制，操作簡單，為智能變電站中設備進行時間測試提供了有效的解決方案，有效增強了智能變電站的運維便利性和可靠性。

關鍵詞：時間同步；時間基準源；OCXO守時；信號仿真

1 背景技術

目前智能變電站對時間同步網絡的要求更高、更嚴格，國內的一些科研機構和企業對智能變電站時間同步信號的準確度評估及故障診斷技術進行了一定的研究，并開發出了相關設備，例如時間同步測試儀、網絡報文分析儀等。上述設備在智能變電站時間同步特性檢測時，需要通過復雜的連線、配置和手動記錄分析方式等聯合完成。特別對測式點分散的現場裝備測試時，需要將測試設備進行斷電，重新進行接線和配置，使用起來比較復雜、繁瑣。而且，單臺設備被局限于只能進行某些方面的時間同步特性測試，難以實現全面系統的檢測。

2 技術領域

本發明涉及時間同步檢測系統技術領域，具體涉及一種觸摸式手持時間同步測試系統。

3 發明內容

為了解決目前時間測試儀在使用的過程中攜帶不便，操作復雜，功能單一的問題，本發明提出一種觸摸式手持時間同步測試系統，使得測試儀在使用過程中便捷、高效。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現。

一種觸摸式手持時間同步測試系統，其特征在于：包括GPS/北斗信號接收定時單元，時間同步基準源單元，時間同步信號測試單元，時間同步信號仿真單元，網絡化軟件平臺設計單元，LCD顯示觸摸控制單元和鋰電池管理單元。

所述GPS/北斗信號接收定時單元與所述時間同步基準源單元單向連接；所述GPS/北斗信號接收定時單元用于向所述時間同步基準源單元提供外部時間基準源。

所述時間同步基準源單元與所述時間同步信號測試單元單向連接；所述時間同步基準源單元根據所述GPS/北斗信號接收定時單元提供的授時信號作為外部時間基準，生成高精度的本地時間同步基準源；所述時間同步信號測試單元根據所述時間同步基準源單元輸出的本地時間同步基準源為參考，測量當前輸入的被測時間信號與本地同步時間基準源的偏差。

所述時間同步信號仿真單元與所述時間同步基準源單元單向連接；所述時間同步信號仿真單元以所述時間同步基準源單元輸出的本地時間同步基準源為參考，仿真授時系統輸出的各種運行工況。

其中，該一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括LCD顯示觸摸控制單元，該顯示觸摸控制單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元雙向連接，（1）用于顯示所述時間同步信號測試單元的測量信息和所述時間同步信號仿真單元信號仿真信息；（2）用來控制所述時間同步信號測試單元被測試信號的類型；（3）用來控制所述時間同步信號仿真單元輸出時間信號的類型。

其中，該一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括網絡化軟件平臺設計單元，該網絡化軟件平臺設計單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元雙向連接，用于將所述時間同步信號測試單元的測量結果和所述時間同步信號仿真單元信號仿真信息分別進行數據檢測和分析，將分析結果通過規約進行上送。

其中，該一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括電池管理單元，該電池管理單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元單向連接。所述電池管理單元用來管理外部充電器充電電壓和充電電流的大小，并用來監測電池的剩余電量和剩余使用時間。

本發明的有益效果為：（1）所述時間同步信號測試單元可同時管控多路接入的被測時間同步信號，實現多通道信號測量和對比分析，可實現對多種被同步設備的時延特性進行測試。

（2）所述時間同步信號仿真單元既可以模擬授時系統輸出的正確的時間同步信號，也可以模擬運行、仿真輸出可控的、異常的時間同步信號。

（3）在同類型測試設備中，采用LCD液晶屏觸摸控制技術，提供以用戶體驗為中心的人機交互界面。

（4）采用雙晶振冗余設計，提高系統的可靠性。

（5）內置大容量鋰電池，可在電池充滿電后且無接外接電源情況下能持續使用8 h，實現了裝置的可移動性和便攜性。

圖1為本發明的系統結構。

圖1 本發明的系統結構

4 具體實施方式

如圖1所示，一種觸摸式手持時間同步測試系統，其特征在于：包括GPS/北斗信號接收定時單元，時間同步基準源單元，時間同步信號測試單元，時間同步信號仿真單元，網絡化軟件平臺設計單元，LCD顯示觸摸控制單元和鋰電池管理單元。

所述GPS/北斗信號接收定時單元與所述時間同步基準源單元單向連接；所述GPS/北斗信號接收定時單元由GPS/北斗（雙系統）接收定時模塊和接收天線、饋線和相關控制軟件組成。通過接收和解析衛星時鐘信號，輸出高精度1PPS和TOD時間基準，準確度優于20 ns，作為所述時間同步基準源單元的外部時間基準。

所述時間同步基準源單元與所述時間同步信號測試單元單向連接；所述時間同步基準源單元采用原子鐘或恒溫晶體振蕩器（Oven Controlled Crystal Oscillator，OCXO）來實現高精度自守時功能。同時，采用閉環控制守時算法和卡爾曼數字濾波技術，以所述GPS/北斗信號接收定時單元輸出基準源為基準，對原子鐘或OCXO進行控制和馴服，生成高度準確、高度穩定的時間參考，作為整個檢測系統的時間同步基準源，其準確度優于100 ns。所述時間同步信號測試單元根據所述時間同步基準源單元輸出的本地時間同步基準源為參考，精確測量當前輸入的被測時間信號與本地同步時間基準源的偏差；可同時管控多路接入的被測時間同步信號，并支持多種接口和不同類型時間信號測試。例如IRIG-B時間信號、脈沖時間信號、串口時間信號、DCF77時間信號、PTP時間信號或NTP時間信號。

所述時間同步信號仿真單元與所述時間同步基準源單元單向連接；該單元用于仿真授時系統的各種運行工況，包括正常運行、信號失步、信號誤碼等，仿真輸出授時同步信號，并以所述時間同步基準源單元為參考，可控輸出不同偏差的時間同步信號，模擬授時系統的正常或失步工況，使其輸出的時間同步信號特性和內容可控。例如可以輸出同步的IRIG-B時間信號、脈沖時間信號、串口時間信號、DCF77時間信號、PTP時間信號或NTP時間信號，也可以仿真閏秒輸出時間信號，時間跳秒信號輸出。

所述的一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括LCD顯示觸摸控制單元，該顯示觸摸控制單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元雙向連接，（1）用來顯示和控制所述時間同步信號測試單元接入被測時間信號的類型、精度偏差、解析報文的內容等信息；（2）用來顯示和控制所述時間同步信號仿真單元輸出信號的仿真信息，如閏秒信息、輸出IRIG-B碼信息和跳秒測試信息。

所述的一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括網絡化軟件平臺設計單元，該網絡化軟件平臺設計單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元雙向連接，用于將所述時間同步信號測試單元被測信號的測量結果和所述時間同步信號仿真單元信號仿真信息分別進行數據統計、異常報警、數據檢索和提取分析，將分析結果通過IEC-61850報文、104報文等規約上送規約進行上送。該網絡化軟件平臺設計單元負責時間同步測試系統的配置參數管理、變更測試項目、測試報告生成管理等，該軟件系統還可以對測試系統的實時狀態進行監測。

該一種觸摸式手持時間同步測試系統，還包括電池管理單元，該電池管理單元與所述時間同步信號測試單元和所述時間同步信號仿真單元單向連接。所述電池管理單元用來管理外部充電器充電電壓和充電電流的大小，并用來監測電池的剩余電量和剩余使用時間。

5 結語

本發明公開了一種觸摸式手持時間同步測試系統，該系統以GPS/北斗（雙系統）接收定時模塊為外部時間基準源，采用高精度原子鐘或OCXO實現高精度自守時功能，并生成高度準確、高度穩定的時間參考，作為整個檢測系統的時間同步基準源，其準確度優于100 ns。時間同步信號測試單元可同時管控多路接入的被測時間同步信號，并支持多種接口和不同類型時間信號測試。時間同步信號仿真單元可以仿真輸出授時同步信號，可控輸出不同偏差的時間同步信號，模擬授時系統的正常或失步工況，使其輸出的時間同步信號特性和內容可控。該系統采用LCD觸摸控制，可以實現良好人機交互界面，內置電池管理單元，可以實時監測電池的剩余電量和剩余使用時間。該系統還包括監測采用網絡化軟件平臺設計，可以實現對測試系統的狀態進行實時的監測，數據統計、數據檢索和提取，對記錄和分析的結果通過IEC-61850報文、104報文等規約上送規約進行上送。該觸摸式手持時間同步測試系統具有輕巧、便于攜帶、自帶供電系統等優點，因而可以方便地應用于各種外場工作環境中，對測點分散的現場裝備進行在線故障測試診斷。同時縮短了故障檢測和隔離時間，從而縮短了產品的修復時間，提高了系統的可用性。為我國開發智能變電站全套時間同步特性檢測提供了一種方法。