基于GPS同步采样技术在电子系统中的应用

基于GPS高精度授时作为电力系统的同步时钟,实现电力系统高精度数据的同步采样.文中介绍了基于GPS的同步采样原理,并着重论述了其在电力系统状态监测、控制测量和继电保护等方面的应用研究.     

基于GPS同步相量的电力系统暂态稳定预测控制

首先简要回顾了全球卫星定位系统 (GPS)技术在电力系统应用中最近 10年的发展 ,研究了基于 GPS同步相量的电力系统暂态稳定控制的实现前提和理论模式。分类综述了国内外在利用 GPS同步相量技术研究电力系统暂态稳定实时控制方面的研究成果 :基于简化模型、同调组法、角度曲线外推法、能量函数法和人工智能法等 ;总结了 GPS技术与电网稳定控制结合的多种途径 ;并提出了基于同步相量实现电力系统的区域暂态稳定控制是 GPS应用于电力系统的最高形式 ,最后提出轨迹分析和数值计算相结合的在线安全稳定监控理论框架     

基于IEEE1588实现电网多时钟源时间同步系统应用的探讨

"北斗一号"用于电网保护装置时钟校准的应用设计,目前已在电网上使用且效果良好,正在引起电力运行部门越来越多的关注。随着电力系统管理和运行自动化程度的提高,电力网的时钟统一性、自主性和安全性的迫切要求,必然要求电网摆脱完全依赖GPS的局面。本文根据电力系统对时钟同步要求高精度和高安全性的原则,提出了一种基于IEEE1588协议实现北斗系统和GPS系统多时钟源的同步方案,采用IEEE1588协议实现时钟的同步,从而实现整个电力网络时钟同步的精度要求和安全要求。     

基于GPS的破片测速多设备同步触发方法

针对破片测速多设备同步触发时易误触发，布线困难等问题，提出了一种基于GPS的破片测速多设备同步触发方法。利用GPS高精度的秒脉冲和UART时间信息周期性的同步设备系统时间；使用FPGA作为控制芯片，使用高精度晶振作为基准时钟，进一步降低误差。理论分析了在30秒同步一次情况下，双设备时间误差最大为8.4us，长时间GPS不同步时多台设备累积误差到达1ms时间为59分钟。利用示波器对GPS模块的秒脉冲信号精度做了验证，证明两个GPS模块秒脉冲之间误差在50ns以内。最后使用数据采集仪采集同一周期性三角波，设置为GPS触发方式。两台设备在同一时间触发，观察采集到的波形，两台设备的时钟误差在20us以内，验证了方案的可行性。     

双星系统高精度共视授时技术

远距离、高精度的时间同步对SDH通信网、电力系统调控和卫星导航系统等有着极其重要的意义.在深入研究双星定位导航系统与GPS共视授时理论的基础上,提出了采用双星系统共视授时技术实现远距离、高精度时间同步方法,给出具体的计算模型、误差分析、实验平台、数据处理和仿真.实验结果表明,双星系统共视授时技术可以达到15 ns的授时精度,能够实现远距离、高精度的时间同步.     

电力系统广域量测不良数据处理研究

随着我国经济的不断发展,电力系统规模日益扩大以及接线的复杂程度不断上升,为了安全有效的输送电能,需要保证电力系统的实时量测数据的准确性,同步相量测量技术是现代电力工业的最重要技术之一,基于GPS的时钟同步相量量测单元(PMU)使得电力系统的实时电压和电流相量的直接测量成为可能。由于PMU具有精度高、全网严格的时钟同步、采样周期短等优点,同步测量技术在电力系统状态估计方面发挥着越来越重要的作用。该文研究基于PMU的量测信息存在不良数据的情况,提出一种处理不良数据的方法,对当前量测相量逐维地与历史量测进行Kalman滤波计算,结合仿真计算,分析其在工程上的应用前景。     

基于嵌入式技术的电力系统动态记录装置的研制

设计了一种采用Nudues Plus和WinCE嵌入式操作系统的电力系统动态记录装置，介绍了该装置的原理、结构及其特点。该装置克服了一般录波器的不足，具有可靠性高、测量精度高和GPS高速同步采样的特点，能以低速和高速两种记录方式连续记录系统故障的动态变化过程，并能广泛应用于电力系统安全动态监测系统，且所提出的嵌入式技术设计方法可用于其他行业的嵌式测控装置的设计。     

一种基于DSP的电力系统同步采样方法的研究

为了能够检测出电力系统中的谐波信息并能实时的调整采样频率使之与电网频率的同步,提出一种通过采样数据计算电网电压实际频率的方法,能够动态的调整采样频率,实现同步采样;经过基于DSP的实验验证,能够有效地减少因非同步采样造成频谱泄露的影响。算法具有实现简单、精度较高的优点。     

一种高精度温度补偿晶振自动标定与测试系统设计

高精度时钟同步是海洋水下分布式同步观测的关键技术之一。针对温度补偿晶振在高精度时钟同步应用中的二次标定需求,给出了一种基于 GPS、数控高精度恒温槽的温度补偿晶振自动标定与测试系统。带有温度测量和压控输入的温度补偿晶振模块放入高精度数控恒温槽中,系统根据温度补偿晶振模块与 GPS 的高精度时钟偏差自动调整其压控输入,获得并记录各个温度点的温度测量值与压控输入值。测试结果表明,可将被测温度补偿晶振模块的频率稳定度由5．5～6．3×10－8提高到1．5～5．4×10－9。     

基于DFT的频率预估改进算法研究

对同步采样方法进行了深入研究,提出了基于DFT相位差的频率估计改进算法,该算法使频率估计和频率跟踪具有了一定的相互促进作用.算法每次要求采样两个周波的数据,然后根据采样点数据进行新的频率估计.此外,文章还对其他软硬件同步方法进行了介绍,对电力系统谐波分析等有一定参考价值.     

基于嵌入式技术的电力系统动态记录装置的研制

设计了一种采用Nuclues Plus和WinCE嵌入式操作系统的电力系统动态记录装置,介绍了该装置的原理、结构及其特点.该装置克服了一般录波器的不足,具有可靠性高、测量精度高和GPS高速同步采样的特点,能以低速和高速两种记录方式连续记录系统故障的动态变化过程,并能广泛应用于电力系统安全动态监测系统,且所提出的嵌入式技术设计方法可用于其他行业的嵌式测控装置的设计.     

电力系统中谐波分析的高精度FFT算法

在非同步采样情况下快速傅立叶变化存在较大的误差,特别是相位的误差,无法直接用于电力系统谐波分析.为了减小非同步采样对快速傅立叶变换的影响,提高电力系统中的谐波分析精度,文中通过加窗和插值对原算法进行了改进.仿真结果表明,改进后的算法在非同步采样时,分析精度有显著提高.     

GPS/INS延时估计与基于残差重构的延时补偿算法

传感器采样延时是多传感器信息融合过程中面临的一个重要问题,全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)的组合导航系统是智能汽车常用定位方式,但常面对GPS采样延时的问题,因而会造成对INS误差状态的错误估计,影响定位定速的精度.本文针对该问题,在传统的GPS/INS松耦合组合导航模型的基础上提出一种延时估计和补偿的算法.首先建立延时估计模型,估计时间同步误差,然后构建残差传播方程,利用残差重构的方式进行延时补偿,实现基于软件的时间同步.根据试验中对速度、位置误差及均方根误差的分析,改进的滤波算法有效地降低了GPS采样延时引入的误差,提高了定位和定速的精度.     

功角与电力系统稳定的关系及其GPS测量

本文提出了功角和电力系统稳定的关系,及利用GPS同步时钟对相角测量及功角获得法,提高了电力系统故障点测试的可靠性。     

电力部门安全检测保护的发展前景

因为计算机和光电技术的高速发展,新型电流互感器、光学电压渐渐显现出广阔的前景,新型光学数字式电压、电流互感器取代电磁式互感器是继电保护的一个发展方向.随着计算机技术和通信技术的飞速发展,尤其是基于GPS的全网同步技术的出现,GPS和光纤通讯的结合实现了向量测量(mpu)的快速和同步,是电力系统控制的一个发展方向.     

关于电力自动化系统GPS技术的应用

GPS技术能够提供高精度的导航、定位、授时服务，其定位与授时功能在电力自动化系统中具有广阔的应用前景，尤其是授时功能，它为电力系统提供了统一标准时间，为目前国内大电网的发展提供了契机。     

一种采用匹配滤波器插值的符号定时同步方法

针对多项滤波器组符号定时同步方法复杂度高的问题,提出一种基于匹配滤波器插值的符号定时同步方法.该方法根据定时误差调整插值步长,通过不同的插值步长对预设的匹配滤波器脉冲响应进行插值,调整匹配滤波器的群延时,从而实现符号的定时同步.与传统的多相滤波器组方法相比,该方法复杂度低,易于实现高精度符号定时同步.采用匹配滤波器插值构建了同步环路,并以每符号2采样值的采样速率进行了环路仿真,结果表明该方法比复杂度相当的多相滤波器组方法在误码率为10-3时信噪比提高约1 dB,能够以更低的复杂度实现高精度符号定时同步.     

海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现

为了实现发射装置、接收装置及海洋可控源甲板监控系统的同步,需要利用高精度的GPS对钟系统实现在海洋环境中同步对钟。首先对海洋可控源甲板监控系统作简要介绍;分析在海洋环境中如何应用GPS对钟系统实现监控船与深海探测装置的时域和频域的同步;重点研究了在海底探测装置中设置的GPS对钟系统的单片机实时时钟(RTC)与GPS卫星的PPS秒脉冲的同步,从而达到了海洋可控源甲板监控系统与海底探测装置同步采集数据的目的。     

高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

基于新型改进矩阵束的便携式电网同步相量测量装置

针对传统同步相量算法受电网间谐波影响较大的问题,本文提出了一种基于新型改进矩阵束的电网同步相量测量算法.将电网信号构建成Hankel矩阵,对其进行奇异值分解并使用自适应定阶方法滤除其中的噪声干扰分量,通过矩阵运算得到准确的电压幅值、频率及相角.经过仿真验证,本算法对含有间谐波分量的电网信号测量结果优于流行的傅里叶变换测量算法.并根据此算法设计了一款便携式电网同步相量测量装置,可解决传统同步相量测量设备体积庞大、成本较高的问题,利用高精度卫星同步信号监测晶振实际频率,动态调整采样控制参数降低采样时间误差,将同步采样的电网波形参数与时间标签等无线传输至移动终端,完成电网信号幅值、频率及相角计算.实际测试表明,本装置具有较高的测量精度,其中电压幅值、频率和相角测量误差分别为0.038 5%、0.000 51 Hz和0.053 7°,满足《电力系统同步相量测量装置检测规范》（GB/T 26862—2011）,具有较强的实际应用价值.