本实用新型属于电力设备领域，具体涉及一种智能变电站IRIG-B码授时系统。
背景技术：
：时间码IRIG-B是美国靶场司令部委员会制定的一种时间标准。IRIG-B码为脉宽编码，传输速率为1帧/秒，一帧数据由100个码元组成，每个码元的宽度为10ms，每一帧的数据包含年、天、时、分、秒等信息，被授时设备通过接收并解析IRIG-B码信息，来校对本地时钟的时间。所以在IRIG-B码对时过程中要保证每一个码元信息要可靠、正确进行传输。在智能变电站授时系统中，主要通过RS-485电平的IRIG-B码授时方式与站内的故障录波、保护、测控和微机监控系统等自动化装置对时。但通过该方式与站内的设备授时时，站内的测控或保护设备会随机的报对时异常或时间跳变现象，需要作出改进。因此急需要一种授时信号波形良好、授时精度高、能够有效抵御电磁干扰的智能变电站IRIG-B码授时系统。技术实现要素：本实用新型的目的是提供一种智能变电站IRIG-B码授时系统，以解决现有技术授时信号不稳、受电磁干扰影响大的问题。本实用新型提供了如下的技术方案：一种智能变电站IRIG-B码授时系统，包括IRIG-B码授时装置、第一光路电路转换器、第二光路电路转换器和若干电能质量设备；所述IRIG-B码授时装置通过RS485双绞线电性连接所述第一光路电路转换器；所述第一光路电路转换器通过光纤连接所述第二光路电路转换器；所述第二光路电路转换器通过RS485双绞线电性连接所述电能质量设备；所述第一光路电路转换器和所述第二光路电路转换器分别包括电性连接的电源接口电路和功能转换电路。优选的，所述功能转换电路包括第一转换通道和第二转换通道，所述第一转换通道包括依次电性连接的RS485输入模块、差分转单端输出模块、驱动输出模块和光发送模块，所述第二转换通道包括依次电性连接的光接收模块、驱动输出模块、单端转差分输出模块和RS485输出模块。优选的，所述电源接口电路包括电源芯片以及与所述电源芯片电性连接的保护电路，所述保护电路包括若干保护电容以及并联在所述电源芯片输出端的TVS管。优选的，所述RS485输入模块和所述RS485输出模块包括RS485接口电路，所述RS485接口电路用于实现单端信号与差分信号的相互转换。优选的，所述RS485接口电路包括RS485/RS422收发器以及电性连接所述RS485/RS422收发器输出端的差分电口防护电路。优选的，所述光发送模块和所述光接收模块包括光模块接口电路，所述光模块接口电路包括ST接头光收发芯片。本实用新型的有益效果是：采用两个光路电路转换器，将输入的IRIG-B码电信号或光信号进行相互转换，提高传输线路的抗电磁干扰性和授时的可靠性，降低传输线路受到电磁干扰的影响；采用电源接口电路，以及配合的RS485接口电路和光模块接口电路，进一步保障整个系统的安全性能和信号传输的稳定性能。附图说明附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：图1是本实用新型系统结构示意图；图2是光路电路转换器内部功能模块示意图；图3是电源接口电路示意图；图4是差分电口防护电路示意图；图5是光模块接口电路示意图；图中：1.IRIG-B码授时装置，2.第一光路电路转换器，21.电源接口电路，22.RS485输入模块，23.差分转单端输出模块，24.驱动输出模块，25.光发送模块，26.光接收模块，27.驱动输出模块，28.单端转差分输出模块，29.RS485输出模块，3.第二光路电路转换器，4.电能质量设备，5.电源芯片，6.TVS管，7.RS485/RS422收发器，8.差分电口防护电路，9.ST接头光收发芯片。具体实施方式如图1至图5所示，一种智能变电站IRIG-B码授时系统，包括IRIG-B码授时装置1、第一光路电路转换器2、第二光路电路转换器3和若干电能质量设备4；IRIG-B码授时装置1通过RS485双绞线电性连接第一光路电路转换器2；第一光路电路转换器2通过光纤连接第二光路电路转换器3；第二光路电路转换器3通过RS485双绞线电性连接电能质量设备4；第一光路电路转换器2和第二光路电路转换器3分别包括电性连接的电源接口电路21和功能转换电路。功能转换电路包括第一转换通道和第二转换通道，第一转换通道包括依次电性连接的RS485输入模块22、差分转单端输出模块23、驱动输出模块24和光发送模块25，第二转换通道包括依次电性连接的光接收模块26、驱动输出模块27、单端转差分输出模块28和RS485输出模块29。电源接口电路21包括电源芯片5以及与电源芯片5电性连接的保护电路，保护电路包括若干保护电容以及并联在电源芯片5输出端的TVS管6。RS485输入模块22和RS485输出模块29包括RS485接口电路，RS485接口电路用于实现单端信号与差分信号的相互转换。RS485接口电路包括RS485/RS422收发器7以及电性连接RS485/RS422收发器7输出端的差分电口防护电路8。光发送模块25和光接收模块26包括光模块接口电路，光模块接口电路包括ST接头光收发芯片9。具体的，在实际运行以及检测过程中，为了验证电磁干扰对授时系统造成的影响，将测试设备放入EMC电磁兼容实验室进行电快速瞬变脉冲群测试和浪涌(冲击)抗扰度测试，用来验证闪电、接地故障或电路中机械开关对电感性负载的切换，对电气系统造成的影响以及雷电、电源系统开关切换时产生的瞬变过压或过流对授时系统的影响。经过测试后，得出，当传输距离一定时，RS-485总线驱动负载的数量越多，对时信号峰峰值越小，上升沿时间越长，授时精度偏差越大，并且输出信号的波形发生畸变和小的波形振荡；当驱动负载数量一定时，传输线距离越长，对输出信号的幅值影响不大，而信号的上升沿时间变长，授时精度偏差也变大，信号波形也发生小的失真。因此采用第一光路电路转换器2和第二光路电路转换器3，利用光纤传输介质实现全站时间同步。其中，如图1至图5所示，电源接口电路输入电压范围为85～264VAC或100～370VDC，输出电压为5V/1A。并且该电源接口电路具有短路保护、过流和过压保护功能。RS485接口电路主要功能是实现单端信号与差分信号的相互转换，因此为了提高单端信号与差分信号的转换时间和保证数据传输的可靠性，选用MAXIM公司一款低功耗半双工RS485/RS422收发器7，其满足±15kV防静电功能，差分转换延迟时间在15ns以内，并且为了防止浪涌和瞬变脉冲的干扰，在差分接口输出端设计差分电口防护电路8。而在光模块接口电路中，选用AVAGO公司的一款ST接头光收发芯片9，其支持50/125μm，62.5/125μm，100/140μm的多模光纤，信号传输速率可达160megabaud，传输距离最大为1.5km，在光模块接口电路的输出电路的设计中，采用频率补偿的方法降低发光二极管的上升/下降沿的时间，其典型值为3ns；在驱动电路中施加一个小的预偏置电压减小传播延迟时间，其抖动典型值为1ns。在以上分析后，搭建如图1所示的系统仿真环境，并通过如下步骤测试：1.试系统接线。将2路RS-485电平的IRIG-B码授时信号通过电路光路转换器转换成光信号，然后光信号分别通过30m和100m的光纤介质传输到被授时设备接收端，在接收端再通过光路电路转换器转换成RS485信号。2.等待各设备授时成功。RS485节点输出的IRIG-B码授时信号经过光路电路转换器和光纤介质接入被授时设备上，等待所有电能质量设备授时成功。3.试验数据的测试和分析。将该对时系统的光纤传输介质放入到具有电磁干扰的实验室环境下，用示波器和时间同步测试仪分别测试波形和输出偏差，得出如下表所示结果：测试点传输距离驱动能力峰-峰值上升沿精度偏差备注130米4路3.52V78ns200ns波形无畸变2100米4路3.68V81ns330ns波形无畸变由测得的数据结果表明，将输出RS485电平IRIG-B码授时信号通过光路电路转换器转换为光信号进行传输时，具有授时信号波形良好，授时精度高，能够有效抵御电磁干扰的优点。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：
1.一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，包括IRIG-B码授时装置、第一光路电路转换器、第二光路电路转换器和若干电能质量设备；所述IRIG-B码授时装置通过RS485双绞线电性连接所述第一光路电路转换器；所述第一光路电路转换器通过光纤连接所述第二光路电路转换器；所述第二光路电路转换器通过RS485双绞线电性连接所述电能质量设备；所述第一光路电路转换器和所述第二光路电路转换器分别包括电性连接的电源接口电路和功能转换电路。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，所述功能转换电路包括第一转换通道和第二转换通道，所述第一转换通道包括依次电性连接的RS485输入模块、差分转单端输出模块、驱动输出模块和光发送模块，所述第二转换通道包括依次电性连接的光接收模块、驱动输出模块、单端转差分输出模块和RS485输出模块。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，所述电源接口电路包括电源芯片以及与所述电源芯片电性连接的保护电路，所述保护电路包括若干保护电容以及并联在所述电源芯片输出端的TVS管。
4.根据权利要求2所述的一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，所述RS485输入模块和所述RS485输出模块包括RS485接口电路，所述RS485接口电路用于实现单端信号与差分信号的相互转换。
5.根据权利要求4所述的一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，所述RS485接口电路包括RS485/RS422收发器以及电性连接所述RS485/RS422收发器输出端的差分电口防护电路。
6.根据权利要求2所述的一种智能变电站IRIG-B码授时系统，其特征在于，所述光发送模块和所述光接收模块包括光模块接口电路，所述光模块接口电路包括ST接头光收发芯片。
技术总结
本实用新型提供一种智能变电站IRIG‑B码授时系统，包括IRIG‑B码授时装置、第一光路电路转换器、第二光路电路转换器和若干电能质量设备；所述IRIG‑B码授时装置通过RS485双绞线电性连接所述第一光路电路转换器；所述第一光路电路转换器通过光纤连接所述第二光路电路转换器；所述第二光路电路转换器通过RS485双绞线电性连接所述电能质量设备；所述第一光路电路转换器和所述第二光路电路转换器分别包括电性连接的电源接口电路和功能转换电路。本实用新型具有授时信号波形良好、授时精度高、能够有效抵御电磁干扰的优点。
技术研发人员：陈家辉;戈祥麟;杨艳;黄昊婧
受保护的技术使用者：国网江苏省电力公司昆山市供电公司
文档号码：21110092
技术研发日：.08.31
技术公布日：.04.06
