電力公司和能源設(shè)施對(duì)時(shí)間和頻率有嚴(yán)格的要求，以便有效的傳送和分配動(dòng)力。然而，由于目前我國(guó)配電變壓器分布散落，使得它們?cè)诟髯缘臅r(shí)鐘下工作造成系統(tǒng)時(shí)鐘失去同步，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)的時(shí)間同步造成嚴(yán)重影響，比如不斷出現(xiàn)的停電事故就是因?yàn)殡娋W(wǎng)時(shí)間的不同步；此外，對(duì)故障的檢測(cè)排查也造成很大麻煩。

  因此，電力系統(tǒng)自動(dòng)化安全運(yùn)行一個(gè)重要因素就是電力網(wǎng)時(shí)間的精確和統(tǒng)一；基于此，許多電力公司將基于GPS授時(shí)的時(shí)間同步設(shè)備引入發(fā)電廠和分電站。 24顆GPS衛(wèi)星以12個(gè)恒星為周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在地面任一點(diǎn)均同時(shí)接收6顆衛(wèi)星的定位信號(hào)，而我們只需要其中4顆衛(wèi)星的定位信息即可完成授時(shí)功能。GPS授時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)授時(shí)在地理、延時(shí)等方面顯示出更加高精度、低成本、易于控制等優(yōu)勢(shì)。

選擇HJ系列210型GPS時(shí)間NTP服務(wù)器產(chǎn)品進(jìn)行電力系統(tǒng)組建:

   其中單片機(jī)作為CPU構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)，它自帶有高達(dá)60kb快閃只讀存儲(chǔ)器(Flash ROM)和1280 B的SRAM，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。設(shè)計(jì)系統(tǒng)也以單片微型計(jì)算機(jī)(MCU)為處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)采集還從中解析日期、時(shí)間、經(jīng)緯度并通過(guò)液晶屏顯示。此外，通過(guò)電度芯片進(jìn)行三相電能計(jì)量和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及和上位機(jī)進(jìn)行通信等功能。

   電壓信號(hào)采集則采用三個(gè)精密微型電壓互感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中電流、電壓信號(hào)均為單端輸入，由火線接入電壓互感器后經(jīng)過(guò)變阻器分壓使輸出電壓符合要求的輸入范圍，再經(jīng)過(guò)濾波，對(duì)地接電容以穩(wěn)定讀點(diǎn)電位電壓跟隨器，使電壓信號(hào)不衰減地傳到負(fù)載，將輸出穩(wěn)定電壓輸入到輸入端。

   單片機(jī)控制GPS模塊接收衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)授時(shí)，大大提高了時(shí)間的精確度。有GPS信號(hào)時(shí)通過(guò)GPS定位自動(dòng)將時(shí)間信息校準(zhǔn)到本地時(shí)間；無(wú)GPS信號(hào)時(shí)采用本地時(shí)鐘電路進(jìn)行日期顯示。電源電路主要給GPS模塊和液晶顯示模塊供電，其中液晶顯示器實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間、經(jīng)緯度顯示。

電力系統(tǒng)時(shí)間同步方案圖

   在功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)配電參數(shù)(三相電壓、電流、功率因數(shù)等)的采集，通過(guò)上位機(jī)即用戶機(jī)(PC)對(duì)單片機(jī)發(fā)送指令，單片機(jī)對(duì)互感器相關(guān)電路進(jìn)行配電參數(shù)采集并且存儲(chǔ)。