一种触摸式手持时间同步测试系统

杨宏宇 屈卫锋 颜玮玮

摘 要：本发明涉及时间同步检测系统技术领域，其特征在于：包括GPS/北斗信号接收定时单元，时间同步基准源单元，时间同步信号测试单元，时间同步信号仿真单元，网络化软件平台设计单元，LCD显示触摸控制单元和锂电池管理单元。本发明触摸手持时间同步测试系统在于结构设计轻巧，便于携带，触摸式控制，操作简单，为智能变电站中设备进行时间测试提供了有效的解决方案，有效增强了智能变电站的运维便利性和可靠性。

关键词：时间同步；时间基准源；OCXO守时；信号仿真

1 背景技术

目前智能变电站对时间同步网络的要求更高、更严格，国内的一些科研机构和企业对智能变电站时间同步信号的准确度评估及故障诊断技术进行了一定的研究，并开发出了相关设备，例如时间同步测试仪、网络报文分析仪等。上述设备在智能变电站时间同步特性检测时，需要通过复杂的连线、配置和手动记录分析方式等联合完成。特别对测式点分散的现场装备测试时，需要将测试设备进行断电，重新进行接线和配置，使用起来比较复杂、繁琐。而且，单台设备被局限于只能进行某些方面的时间同步特性測试，难以实现全面系统的检测。

2 技术领域

本发明涉及时间同步检测系统技术领域，具体涉及一种触摸式手持时间同步测试系统。

3 发明内容

为了解决目前时间测试仪在使用的过程中携带不便，操作复杂，功能单一的问题，本发明提出一种触摸式手持时间同步测试系统，使得测试仪在使用过程中便捷、高效。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现。

一种触摸式手持时间同步测试系统，其特征在于：包括GPS/北斗信号接收定时单元，时间同步基准源单元，时间同步信号测试单元，时间同步信号仿真单元，网络化软件平台设计单元，LCD显示触摸控制单元和锂电池管理单元。

所述GPS/北斗信号接收定时单元与所述时间同步基准源单元单向连接；所述GPS/北斗信号接收定时单元用于向所述时间同步基准源单元提供外部时间基准源。

所述时间同步基准源单元与所述时间同步信号测试单元单向连接；所述时间同步基准源单元根据所述GPS/北斗信号接收定时单元提供的授时信号作为外部时间基准，生成高精度的本地时间同步基准源；所述时间同步信号测试单元根据所述时间同步基准源单元输出的本地时间同步基准源为参考，测量当前输入的被测时间信号与本地同步时间基准源的偏差。

所述时间同步信号仿真单元与所述时间同步基准源单元单向连接；所述时间同步信号仿真单元以所述时间同步基准源单元输出的本地时间同步基准源为参考，仿真授时系统输出的各种运行工况。

其中，该一种触摸式手持时间同步测试系统，还包括LCD显示触摸控制单元，该显示触摸控制单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元双向连接，（1）用于显示所述时间同步信号测试单元的测量信息和所述时间同步信号仿真单元信号仿真信息；（2）用来控制所述时间同步信号测试单元被测试信号的类型；（3）用来控制所述时间同步信号仿真单元输出时间信号的类型。

其中，该一种触摸式手持时间同步测试系统，还包括网络化软件平台设计单元，该网络化软件平台设计单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元双向连接，用于将所述时间同步信号测试单元的测量结果和所述时间同步信号仿真单元信号仿真信息分别进行数据检测和分析，将分析结果通过规约进行上送。

其中，该一种触摸式手持时间同步测试系统，还包括电池管理单元，该电池管理单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元单向连接。所述电池管理单元用来管理外部充电器充电电压和充电电流的大小，并用来监测电池的剩余电量和剩余使用时间。

本发明的有益效果为：（1）所述时间同步信号测试单元可同时管控多路接入的被测时间同步信号，实现多通道信号测量和对比分析，可实现对多种被同步设备的时延特性进行测试。

（2）所述时间同步信号仿真单元既可以模拟授时系统输出的正确的时间同步信号，也可以模拟运行、仿真输出可控的、异常的时间同步信号。

（3）在同类型测试设备中，采用LCD液晶屏触摸控制技术，提供以用户体验为中心的人机交互界面。

（4）采用双晶振冗余设计，提高系统的可靠性。

（5）内置大容量锂电池，可在电池充满电后且无接外接电源情况下能持续使用8 h，实现了装置的可移动性和便携性。

图1为本发明的系统结构。

图1 本发明的系统结构

4 具体实施方式

如图1所示，一种触摸式手持时间同步测试系统，其特征在于：包括GPS/北斗信号接收定时单元，时间同步基准源单元，时间同步信号测试单元，时间同步信号仿真单元，网络化软件平台设计单元，LCD显示触摸控制单元和锂电池管理单元。

所述GPS/北斗信号接收定时单元与所述时间同步基准源单元单向连接；所述GPS/北斗信号接收定时单元由GPS/北斗（双系统）接收定时模块和接收天线、馈线和相关控制软件组成。通过接收和解析卫星时钟信号，输出高精度1PPS和TOD时间基准，准确度优于20 ns，作为所述时间同步基准源单元的外部时间基准。

所述时间同步基准源单元与所述时间同步信号测试单元单向连接；所述时间同步基准源单元采用原子钟或恒温晶体振荡器（Oven Controlled Crystal Oscillator，OCXO）来实现高精度自守时功能。同时，采用闭环控制守时算法和卡尔曼数字滤波技术，以所述GPS/北斗信号接收定时单元输出基准源为基准，对原子钟或OCXO进行控制和驯服，生成高度准确、高度稳定的时间参考，作为整个检测系统的时间同步基准源，其准确度优于100 ns。所述时间同步信号测试单元根据所述时间同步基准源单元输出的本地时间同步基准源为参考，精确测量当前输入的被测时间信号与本地同步时间基准源的偏差；可同时管控多路接入的被测时间同步信号，并支持多种接口和不同类型时间信号测试。例如IRIG-B时间信号、脉冲时间信号、串口时间信号、DCF77时间信号、PTP时间信号或NTP时间信号。

所述时间同步信号仿真单元与所述时间同步基准源单元单向连接；该单元用于仿真授时系统的各种运行工况，包括正常运行、信号失步、信号误码等，仿真输出授时同步信号，并以所述时间同步基准源单元为参考，可控输出不同偏差的时间同步信号，模拟授时系统的正常或失步工况，使其输出的时间同步信号特性和内容可控。例如可以输出同步的IRIG-B时间信号、脉冲时间信号、串口时间信号、DCF77时间信号、PTP时间信号或NTP时间信号，也可以仿真闰秒输出时间信号，时间跳秒信号输出。

所述的一种触摸式手持時间同步测试系统，还包括LCD显示触摸控制单元，该显示触摸控制单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元双向连接，（1）用来显示和控制所述时间同步信号测试单元接入被测时间信号的类型、精度偏差、解析报文的内容等信息；（2）用来显示和控制所述时间同步信号仿真单元输出信号的仿真信息，如闰秒信息、输出IRIG-B码信息和跳秒测试信息。

所述的一种触摸式手持时间同步测试系统，还包括网络化软件平台设计单元，该网络化软件平台设计单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元双向连接，用于将所述时间同步信号测试单元被测信号的测量结果和所述时间同步信号仿真单元信号仿真信息分别进行数据统计、异常报警、数据检索和提取分析，将分析结果通过IEC-61850报文、104报文等规约上送规约进行上送。该网络化软件平台设计单元负责时间同步测试系统的配置参数管理、变更测试项目、测试报告生成管理等，该软件系统还可以对测试系统的实时状态进行监测。

该一种触摸式手持时间同步测试系统，还包括电池管理单元，该电池管理单元与所述时间同步信号测试单元和所述时间同步信号仿真单元单向连接。所述电池管理单元用来管理外部充电器充电电压和充电电流的大小，并用来监测电池的剩余电量和剩余使用时间。

5 结语

本发明公开了一种触摸式手持时间同步测试系统，该系统以GPS/北斗（双系统）接收定时模块为外部时间基准源，采用高精度原子钟或OCXO实现高精度自守时功能，并生成高度准确、高度稳定的时间参考，作为整个检测系统的时间同步基准源，其准确度优于100 ns。时间同步信号测试单元可同时管控多路接入的被测时间同步信号，并支持多种接口和不同类型时间信号测试。时间同步信号仿真单元可以仿真输出授时同步信号，可控输出不同偏差的时间同步信号，模拟授时系统的正常或失步工况，使其输出的时间同步信号特性和内容可控。该系统采用LCD触摸控制，可以实现良好人机交互界面，内置电池管理单元，可以实时监测电池的剩余电量和剩余使用时间。该系统还包括监测采用网络化软件平台设计，可以实现对测试系统的状态进行实时的监测，数据统计、数据检索和提取，对记录和分析的结果通过IEC-61850报文、104报文等规约上送规约进行上送。该触摸式手持时间同步测试系统具有轻巧、便于携带、自带供电系统等优点，因而可以方便地应用于各种外场工作环境中，对测点分散的现场装备进行在线故障测试诊断。同时缩短了故障检测和隔离时间，从而缩短了产品的修复时间，提高了系统的可用性。为我国开发智能变电站全套时间同步特性检测提供了一种方法。