智能变电站采用“三层两网”结构，三层为过程层、间隔层和站控层，两网为过程层网络 和站控层网络。其中过程层设备时间同步系统实现方案主要有 IRIG-B 码对时和 IEC61588 对 时两种[1-3]，文献[4-5]提出间隔层和过程层设备宜采用 IRIG-B、PPS(秒脉冲)对时方式，如果 条件具备，也可以采用 IEC 61588 网络对时；文献[6]规定了保护装置应不依赖于外部对时系 统实现其保护功能，合并单元、智能终端、保护装置可通过 IRIG-B 码对时，也可以采用 IEEE 1588 标准进行对时，对时精度应满足要求。

本文对时间同步系统和北斗卫星定位导航系统进行了研究，重点分析了 IRIG-B 码对时方 式，并设计了基于 FPGA 芯片的 IRIG-B 码编码电路，最后仿真输出对应波形。

1。2  课题研究现状

1。3  论文的结构

第一章：主要是研究了智能变电站和时间同步系统的研究背景、课题的发展现状； 第二章：主要是研究了时间同步的相关概念和授时方式的几种类型，然后研究了北斗定

位导航系统及其对时原理，并对北斗定位导航系统和 GPS 全球定位系统做了详细的比较； 第三章：主要是研究了 IRIG-B 码技术的发展现状、IRIG-B 码的特点以及 IRIG-B 码的技

术规范；

第四章：主要是研究了时间同步系统的系统结构图，然后对基于 FPGA  的 IRIG-B(DC)

码编码的硬件和软件进行设计与实现。

本科毕业设计说明书 第 3  页

第二章 时间同步系统和北斗卫星定位导航系统的研究

2。1  时间同步系统的研究

时间同步也叫“对钟”。即把分布在各个地方的时钟进行时间同步，其中最直接的办法就 是搬钟，把一个标准钟当作搬钟，使各个地方的时钟都与标准钟同步。或者先让搬钟与系统 的标准时钟同步，然后让系统中的其他时钟和搬钟进行比对，这样就能实现系统的其他时钟 与系统的标准时钟同步。

时间同步系统应具有两个功能：第一，接收外部的时间基准信号和时间信息；第二，将 时间同步信号与时间信息用一定精度按照某种信号类型向外输出。时间同步系统的组成部分： 主时钟、时间信号传输介质以及时间同步信号扩展装置。其中主时钟包括：时间信号接收模 块、时间信号保持模块、时间信号输出模块。

时间信号接收模块是通过接收有线或无线手段传输的时间信号，进而获得时标信号 1PPS

和时间报文信息。该 1PPS 和时间报文信息是作为主时钟的外部基准时间。 时间保持模块又被称作授时单元，它通过主时钟内部的时钟维持时间的同步精度。如果

主时钟可以正常接收到外部基准时间信，由该时间基准与主时钟的内部时钟进行同步；如果 主时钟无法接收到外部时间基准信号，则依靠主时钟的内部时钟保持时间同步精度，使得主 时钟输出的时间同步信号精度符合国家所规定的标准。论文网

时间信号输出模块的作用是负责输出时间基准信号以及时间报文信息。如果主时钟可以 接收到外部的时间信号，就依照外部时间信号输出时间的同步信号；如果主时钟不能接收外 部的时间信号，就依靠主时钟的内部时钟保持模块的时钟输出时间的同步信号。如果外部时 钟基准恢复，就自动切换回来，其中切换所花费的时间不高于 0。5S[7]。

授时信号包括脉冲信号、IRIG-B 码、网络时间报文信号、串口时间报文信号等。时间传 输的介质需要保证时间同步装置发出的时间信号能传输到被授时的设备或系统，并且时间信 号的质量要求也可以得到保证。时间信号的传输介质一般有几种类型：同轴电缆、光纤、双 绞线、音频通信电缆和屏蔽控制电缆等。 FPGA智能变电站时间同步技术研究(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_89397.html