基于全數(shù)字鎖相環(huán)的電力系統(tǒng)高精度同步時(shí)鐘

李澤文，舒 磊，鄧 豐，曾祥君，鄧拓夫

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410114）

0 引言

國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）等多種衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)（下文統(tǒng)稱(chēng)衛(wèi)星時(shí)鐘）可提供全天候授時(shí)信號(hào)，授時(shí)精度高，且具有廣域時(shí)間同步性能好、不受地理和氣候等條件限制、應(yīng)用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，在電力系統(tǒng)廣域測(cè)量、故障行波定位等領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用?；谛l(wèi)星時(shí)鐘的精確時(shí)間同步技術(shù)受到廣泛關(guān)注[4-7]。

雖然衛(wèi)星時(shí)鐘有著較高的授時(shí)精度和良好的廣域時(shí)間同步性能，但在衛(wèi)星失鎖等情況下，秒脈沖誤差可達(dá)幾十微秒甚至上百微秒[8-11]；同時(shí)衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)在傳播過(guò)程中會(huì)受到各種電磁干擾，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致信號(hào)中斷；其精度與穩(wěn)定性難以滿(mǎn)足保護(hù)監(jiān)控等領(lǐng)域的時(shí)間同步要求。所以在利用衛(wèi)星時(shí)鐘作為廣域時(shí)間同步源時(shí)，要考慮衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)的可靠性問(wèn)題，特別是衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的時(shí)間同步精度[12]。

為了保證時(shí)間同步系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性，文獻(xiàn)[12-13]依據(jù)衛(wèi)星時(shí)鐘隨機(jī)誤差大、累積誤差小與晶振時(shí)鐘隨機(jī)誤差小、累積誤差大的授時(shí)誤差互補(bǔ)特點(diǎn)，采用GPS信號(hào)在線(xiàn)修正晶振秒脈沖的累積誤差；文獻(xiàn)[14]提出了北斗衛(wèi)星與GPS互為備用的授時(shí)方案，可提高輸出時(shí)鐘的可靠性；文獻(xiàn)[8，15]根據(jù)衛(wèi)星時(shí)鐘與晶振時(shí)鐘授時(shí)誤差互補(bǔ)的特點(diǎn)，提出了一種利用高精度晶振監(jiān)測(cè)修正GPS隨機(jī)誤差的方法，可實(shí)現(xiàn)GPS工作正常情況下的秒脈沖誤差不超過(guò)100 ns、廣域時(shí)間同步誤差小于10 ns，失效1 h后的秒脈沖修正誤差小于180 ns；為進(jìn)一步提高GPS時(shí)鐘的精度并保證衛(wèi)星失效后的時(shí)鐘穩(wěn)定性能，文獻(xiàn)[16]提出利用數(shù)字鎖相環(huán)改善晶振時(shí)鐘跟蹤GPS衛(wèi)星時(shí)鐘秒脈沖的性能；文獻(xiàn)[17]考慮了晶振頻率漂移等因素造成的時(shí)間偏差，通過(guò)相位補(bǔ)償算法進(jìn)一步提高了衛(wèi)星時(shí)鐘的授時(shí)穩(wěn)定度和精確度?？梢?jiàn)，基于衛(wèi)星時(shí)鐘與晶振時(shí)鐘誤差互補(bǔ)的授時(shí)方案可有效提高衛(wèi)星時(shí)鐘的精度和穩(wěn)定性，但現(xiàn)有各方案均存在不足，如樣本數(shù)據(jù)量較大、忽略了晶振的頻率漂移或補(bǔ)償方案計(jì)算較復(fù)雜、實(shí)時(shí)性不夠等。

近年來(lái)，鎖相環(huán)技術(shù)得到了快速發(fā)展，通過(guò)跟蹤輸入信號(hào)的相位變化，鎖相環(huán)可實(shí)現(xiàn)精確相位控制。與模擬環(huán)相比，全數(shù)字鎖相環(huán)具有無(wú)直流零點(diǎn)漂移、不受溫度變化影響、無(wú)飽和、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[18]，在電力系統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[19]，其中在電網(wǎng)相位頻率測(cè)量等方面應(yīng)用成熟。

為解決電力系統(tǒng)現(xiàn)有同步時(shí)鐘存在的穩(wěn)定性等問(wèn)題，本文利用全數(shù)字鎖相環(huán)的相位跟蹤優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)衛(wèi)星時(shí)鐘與晶振時(shí)鐘互補(bǔ)的授時(shí)模型，并提出了衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的授時(shí)方案，該方案能有效提高輸出時(shí)鐘的穩(wěn)定性。

1 時(shí)鐘誤差分析

假定 Cb（t）為理想時(shí)鐘，Ck（t）為本地晶振時(shí)鐘，Ci（t）為衛(wèi)星時(shí)鐘。3種時(shí)鐘的授時(shí)特點(diǎn)不同，其時(shí)頻變化特性如圖1所示。

由圖1可知，衛(wèi)星時(shí)鐘圍繞理想時(shí)鐘波動(dòng)，晶振時(shí)鐘的誤差隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大。由此可知：晶振時(shí)鐘具有較大的累積誤差與較小的隨機(jī)誤差，而衛(wèi)星時(shí)鐘的誤差特性則正好相反，2種時(shí)鐘的授時(shí)誤差特性互補(bǔ)。

圖1 理想時(shí)鐘、晶振時(shí)鐘、衛(wèi)星時(shí)鐘的比較Fig.1 Comparison among ideal，satellite and crystal clocks

通常情況下，衛(wèi)星時(shí)鐘的隨機(jī)誤差具有正態(tài)分布特性，衛(wèi)星接收機(jī)型號(hào)不同，隨機(jī)誤差存在差異[8]，如MOTOROLA VP ONCORE GPS接收機(jī)的授時(shí)精度為50 ns，HMWJ／BD3型北斗接收機(jī)的授時(shí)精度為100 ns。衛(wèi)星時(shí)鐘隨機(jī)誤差數(shù)值越小，成本越高，可采用適當(dāng)?shù)乃惴p小衛(wèi)星時(shí)鐘的隨機(jī)誤差，以保證時(shí)鐘裝置的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，晶振時(shí)鐘受環(huán)境溫度和老化等因素影響，會(huì)導(dǎo)致秒脈沖出現(xiàn)累積誤差，可采用適當(dāng)?shù)乃惴右韵?/p>

由上分析可知，設(shè)計(jì)先進(jìn)算法綜合利用衛(wèi)星時(shí)鐘和晶振時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)，即可產(chǎn)生一種累積誤差和隨機(jī)誤差均較小的同步輸出時(shí)鐘?；谌珨?shù)字鎖相環(huán)對(duì)輸出信號(hào)相位較強(qiáng)的自動(dòng)跟蹤能力，本文利用全數(shù)字鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

2 同步時(shí)鐘的工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

本文根據(jù)晶振時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘授時(shí)誤差互補(bǔ)的特點(diǎn)，以衛(wèi)星時(shí)鐘秒脈沖的跳變沿（一般選擇下降沿）為基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)校正晶振秒脈沖的相位，有效消除晶振時(shí)鐘的累積誤差，同時(shí)控制隨機(jī)誤差在較小范圍內(nèi)。

基于全數(shù)字鎖相環(huán)的電力系統(tǒng)高精度同步時(shí)鐘主要由數(shù)字鑒相器（DPD）、數(shù)字濾波器、衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)器、脈沖增減控制器、自校正控制器和分頻器（DCO）組成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 基于全數(shù)字鎖相環(huán)的同步時(shí)鐘框圖Fig.2 Block diagram of synchronous clock based on wholly DPLL

數(shù)字鑒相器比較PPS與1 PPS的相位，產(chǎn)生能夠表征兩者相位超前與滯后關(guān)系的輸出信號(hào)，其輸出一般為二值高低脈沖。數(shù)字濾波器濾除輸入脈沖的噪聲等高頻干擾，并產(chǎn)生能表征PPS與1 PPS之間相位差的脈沖信號(hào)。衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘的工作狀態(tài)，在衛(wèi)星時(shí)鐘接收正常時(shí)，選擇正常工作模式，在衛(wèi)星時(shí)鐘接收不正常時(shí)，選擇失步工作模式。脈沖增減控制器對(duì)數(shù)字濾波器輸出的相位差大小進(jìn)行判別，產(chǎn)生分頻器的分頻控制參數(shù)N。自校正控制器在衛(wèi)星時(shí)鐘接收失效后，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和晶振時(shí)鐘的工作特性產(chǎn)生分頻器的控制參數(shù)N，該模塊主要利用自校正算法保證衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的時(shí)鐘精度。分頻器按照分頻控制參數(shù)N對(duì)高頻晶振脈沖進(jìn)行分頻，產(chǎn)生輸出時(shí)鐘，輸出時(shí)鐘的精度和穩(wěn)定度由分頻控制參數(shù)決定。

2.2 工作原理

2.2.1 鎖相原理

數(shù)字鑒相器比較1 PPS與PPS的相位關(guān)系，當(dāng)1 PPS超前PPS時(shí)，輸出高電平有效脈沖；當(dāng)1 PPS滯后PPS時(shí)，輸出低電平有效脈沖，有效脈沖的寬度就是1 PPS與PPS的相位差。數(shù)字濾波器對(duì)輸入的相位差脈沖進(jìn)行濾噪處理，并產(chǎn)生超前相位差信號(hào)up或滯后相位差信號(hào)down，相位差信號(hào)為低電平有效。衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)器對(duì)輸入的相位差有效電平進(jìn)行數(shù)字量化，根據(jù)量化的相位差大小判別衛(wèi)星時(shí)鐘的工作狀態(tài)：當(dāng)連續(xù)3次相位差大于Nb（根據(jù)衛(wèi)星誤差方差值σ設(shè)定）時(shí)，可以認(rèn)定衛(wèi)星時(shí)鐘工作失效，否則認(rèn)定衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常。脈沖增減控制器和自校正控制器主要產(chǎn)生分頻器的分頻控制參數(shù)N，該部分工作原理詳見(jiàn)2.2.2和2.2.3節(jié)。

2.2.2 脈沖增減控制原理

脈沖增減控制器根據(jù)相位差信號(hào)產(chǎn)生分頻控制參數(shù)N。其基本原理是對(duì)數(shù)字濾波器輸出的相位差大小進(jìn)行判別，根據(jù)判別結(jié)果產(chǎn)生增減脈沖，進(jìn)而產(chǎn)生分頻器的分頻控制參數(shù)N，具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

圖3 脈沖控制器結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of pulse controller

數(shù)字濾波器輸出的相位差信號(hào)up的低電平有效信號(hào)被工作時(shí)鐘fclk調(diào)制成一個(gè)減脈沖；相位差信號(hào)down的低電平有效信號(hào)被工作時(shí)鐘fclk調(diào)制成一個(gè)增脈沖。

根據(jù)增減脈沖可以進(jìn)行增減判別：當(dāng)衛(wèi)星時(shí)鐘秒脈沖的相位滯后于晶振時(shí)鐘秒脈沖的相位時(shí)，產(chǎn)生增脈沖；當(dāng)衛(wèi)星時(shí)鐘秒脈沖的相位超前于晶振時(shí)鐘秒脈沖的相位時(shí)，產(chǎn)生減脈沖。考慮到晶振時(shí)鐘隨機(jī)誤差小，衛(wèi)星時(shí)鐘隨機(jī)誤差較大，而本文方法是要利用數(shù)字鎖相環(huán)原理來(lái)消除晶振時(shí)鐘的累積誤差，不需要嚴(yán)格鎖定衛(wèi)星時(shí)鐘。為避免增大晶振時(shí)鐘的隨機(jī)誤差，可規(guī)定晶振時(shí)鐘不能連續(xù)2次增加或減少分頻系數(shù)，即晶振時(shí)鐘隨衛(wèi)星時(shí)鐘波動(dòng)，但波動(dòng)幅度較小。該方法能有效消除晶振時(shí)鐘的累積誤差，同時(shí)保持隨機(jī)誤差小的優(yōu)點(diǎn)，有效保證了輸出時(shí)鐘的時(shí)間同步精度。具體的判別方法如下。

a.當(dāng)增脈沖有效時(shí)，若前一個(gè)分頻系數(shù)Ni-1≤Nclk（Nclk為標(biāo)準(zhǔn)秒時(shí)鐘的分頻系數(shù)，其數(shù)值等于系統(tǒng)晶振頻率），則Ni=Ni-1+1，對(duì)下一個(gè)PPS實(shí)現(xiàn)滯后校正；若前一個(gè)分頻系數(shù)Ni-1＞Nclk，則Ni=Ni-1，不對(duì)下一個(gè)PPS進(jìn)行校正。

b.當(dāng)減脈沖有效時(shí)，若前一個(gè)分頻系數(shù)Ni-1≥Nclk，則Ni=Ni-1-1，對(duì)下一個(gè)PPS實(shí)現(xiàn)超前校正；若前一個(gè)分頻系數(shù) Ni-1＜Nclk，則Ni=Ni-1，不對(duì)下一個(gè) PPS進(jìn)行校正。

2.2.3 自校正控制器工作原理

衛(wèi)星時(shí)鐘失效后，由自校正控制器根據(jù)歷史分頻數(shù)據(jù)和晶振的工作特性產(chǎn)生分頻器的控制參數(shù)N。晶振受溫度變化和老化等因素影響，在運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生較大的累積誤差。因此需要根據(jù)溫度變化情況和時(shí)間變化實(shí)時(shí)調(diào)整分頻控制參數(shù)，以消除晶振累積誤差對(duì)輸出PPS的精度影響。

在衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)，自校正控制器根據(jù)脈沖增減控制器產(chǎn)生的分頻控制系數(shù)N和溫度、時(shí)間、電源電壓等參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，建立時(shí)鐘誤差預(yù)測(cè)算法模型；在衛(wèi)星時(shí)鐘失效后，根據(jù)當(dāng)前的溫度值利用自適應(yīng)預(yù)測(cè)模型算法預(yù)測(cè)產(chǎn)生分頻控制參數(shù)N。

晶振累積誤差μ（t）表示PPS與1 PPS從開(kāi)始時(shí)刻到測(cè)量時(shí)刻累積的時(shí)間誤差。tk時(shí)刻的晶振累積誤差為：

晶振的老化時(shí)間、測(cè)量噪聲及溫度會(huì)對(duì)頻率穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，由于晶振的老化速率對(duì)頻率穩(wěn)定性影響非常小，為了簡(jiǎn)化模型，將其影響并入噪聲影響中。用α表示晶振的溫度影響系數(shù)，u（k）表示tk時(shí)刻測(cè)量的晶振溫度，y（k）表示 tk時(shí)刻的校正信號(hào)，v（k）表示tk時(shí)刻的噪聲，β為噪聲衰減系數(shù)，則tk時(shí)刻增加的累積誤差可表示為：

將式（2）代入式（1）得：

假設(shè)μ（t0）=0，則衛(wèi)星時(shí)鐘失效后tk時(shí)刻的分頻控制參數(shù) N（tk）為：

3 同步時(shí)鐘的性能分析

3.1 衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)的時(shí)鐘精度分析

考慮到本文方法中的數(shù)字濾波器與環(huán)路濾波器不同，不會(huì)對(duì)2種時(shí)鐘的秒脈沖相位差產(chǎn)生影響，衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)器也不改變環(huán)路階數(shù)，故圖2中高精度同步時(shí)鐘的數(shù)學(xué)模型可用圖4表示。

圖4 鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型Fig.4 Mathematical model of phase-locked loop

圖4中，Kpd為鑒相器環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；Kid為脈沖增減控制環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；Kdco為分屏器環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；θin（s）為輸入時(shí)鐘的相位；θout（s）為輸出時(shí)鐘的相位；反饋信號(hào)的相位θf(wàn)eed（s）與輸出時(shí)鐘的相位相同。由圖4鎖相環(huán)模型可知，輸出時(shí)鐘的相位緊隨輸入衛(wèi)星時(shí)鐘相位的波動(dòng)而波動(dòng)。由于衛(wèi)星時(shí)鐘與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（UTC）之間的誤差τ服從正態(tài)分布N（0，σ2），其中σ為標(biāo)準(zhǔn)差，大小由衛(wèi)星接收機(jī)的性能所決定。所以PPS與UTC之間的誤差τ′服從正態(tài)分布 N（0，（σ′）2）。 令：

則Z服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N（0，1），如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布Fig.5 Standard normal distribution

標(biāo)準(zhǔn)差σ′的大小與晶振頻率fclk的高低有關(guān)，fclk越高，則 σ′越??；fclk越低，則 σ′越大；其具體數(shù)值需根據(jù)鎖相環(huán)對(duì)不同頻率晶振進(jìn)行測(cè)試得到。為得到較小的標(biāo)準(zhǔn)差σ′，提高輸出時(shí)鐘PPS的同步精度，需選擇時(shí)鐘周期小于衛(wèi)星時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)差σ的晶振，如標(biāo)準(zhǔn)差σ為50 ns，可選100 MHz或更高頻率的晶振。

3.2 衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的時(shí)鐘精度

式（4）提供了分頻器的分頻控制參數(shù)，但需根據(jù)歷史數(shù)據(jù)辨識(shí)分頻模型中的參數(shù)。本文方法在衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)，利用圖4所示結(jié)構(gòu)已知而參數(shù)未知的模型來(lái)描述時(shí)鐘系統(tǒng)的工作特性，通過(guò)比較提前預(yù)測(cè)值和實(shí)際輸出值，調(diào)整自校正控制器中的分頻模型系數(shù)，并不斷優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，使實(shí)際輸出的時(shí)鐘誤差達(dá)到最小。

假設(shè)衛(wèi)星時(shí)鐘在t時(shí)刻失效，則t時(shí)刻前的分頻系數(shù)已知，此時(shí)可根據(jù)自校正控制中常用的Diophantine方程來(lái)辨識(shí)控制參數(shù)模型中的參數(shù)。將Diophantine方程改寫(xiě)為：

其中，y（t-1）為參考模型輸入；a1、a2、…、an為變量y（t）的系數(shù)；b1、b2、…、bm為變量 u（t）的系數(shù)。

式（6）與式（2）相似，故可采用自控制算法辨識(shí)分頻控制模型中的參數(shù)α和β，從而可用式（4）所示分頻控制模型計(jì)算分頻控制參數(shù)。只要樣本數(shù)據(jù)足夠，即衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)間足夠，α、β就能得到充分優(yōu)化，使實(shí)際輸出時(shí)鐘的誤差方差達(dá)到最小。

由上分析可知：輸出時(shí)鐘存在一定的隨機(jī)誤差，其大小取決于晶振頻率的高低，晶振頻率越高，輸出時(shí)鐘的隨機(jī)誤差越??；同時(shí)輸出時(shí)鐘的累積誤差受鎖相環(huán)控制，在較長(zhǎng)時(shí)間后也會(huì)逐漸趨于零。

4 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文方法，筆者基于圖4所示全數(shù)字鎖相環(huán)模型，利用MATLAB仿真軟件進(jìn)行了一系列仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中采用均值為零的隨機(jī)函數(shù)模擬產(chǎn)生衛(wèi)星時(shí)鐘的隨機(jī)誤差，σ=50 ns；晶振頻率為500 MHz，頻率精度為10-9，頻率穩(wěn)定度為10-11。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可選用25 MHz高精度晶振，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）倍頻到500MHz。假定晶振溫度恒定為50℃，并采用高頻脈沖信號(hào)模擬噪聲干擾。

實(shí)驗(yàn)分成衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和衛(wèi)星時(shí)鐘工作失效后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常，實(shí)驗(yàn)2 h后，衛(wèi)星時(shí)鐘失效。衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)，采用脈沖增減控制器輸出的分頻系數(shù)產(chǎn)生輸出時(shí)鐘，結(jié)果如圖6所示，圖中的局部放大部分對(duì)應(yīng)8 h后480～500 s的波形。衛(wèi)星時(shí)鐘失效后，采用自校正控制器計(jì)算的分頻系數(shù)產(chǎn)生輸出時(shí)鐘，結(jié)果如圖7所示。

圖6 衛(wèi)星時(shí)鐘正常時(shí)的時(shí)鐘誤差情況Fig.6 Clock error when satellite clock works properly

圖7 衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的時(shí)鐘誤差Fig.7 Clock error when satellite clock works improperly

圖6中，μt為衛(wèi)星時(shí)鐘誤差，μ′t為模擬產(chǎn)生的輸出時(shí)鐘誤差。從圖6中可以看出，輸出時(shí)鐘的誤差跟蹤衛(wèi)星時(shí)鐘誤差的波動(dòng)而波動(dòng)，但波動(dòng)幅度要小，說(shuō)明本文方法產(chǎn)生的同步時(shí)鐘同時(shí)具有累積誤差小與隨機(jī)誤差小的優(yōu)點(diǎn)。從圖7可以看出，在衛(wèi)星時(shí)鐘失效后，輸出時(shí)鐘的誤差逐漸累積增大，但在一定時(shí)間內(nèi)其精度仍可滿(mǎn)足電力系統(tǒng)保護(hù)控制等領(lǐng)域的需求。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，本文方法利用全數(shù)字鎖相環(huán)，可將衛(wèi)星時(shí)鐘累積誤差小與晶振時(shí)鐘隨機(jī)誤差小的優(yōu)點(diǎn)有效結(jié)合，產(chǎn)生同時(shí)具有累積誤差小與隨機(jī)誤差小優(yōu)點(diǎn)的高精度同步時(shí)鐘。在實(shí)際應(yīng)用中為提高衛(wèi)星時(shí)鐘失效后的時(shí)鐘精度，應(yīng)盡可能保證環(huán)境溫度恒定，使高精度晶振有足夠的長(zhǎng)期穩(wěn)定度。

5 結(jié)論

利用衛(wèi)星時(shí)鐘與晶振時(shí)鐘授時(shí)誤差互補(bǔ)的特性，結(jié)合全數(shù)字鎖相環(huán)的相位跟蹤原理，提出了一種基于全數(shù)字鎖相環(huán)原理的電力系統(tǒng)高精度同步時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)新方法。該方法在衛(wèi)星時(shí)鐘工作正常時(shí)，利用全數(shù)字鎖相環(huán)使晶振時(shí)鐘秒脈沖跟蹤衛(wèi)星時(shí)鐘秒脈沖波動(dòng)，實(shí)時(shí)消除晶振時(shí)鐘的累積誤差；在衛(wèi)星時(shí)鐘失效后，利用失效前的分頻數(shù)據(jù)辨識(shí)優(yōu)化分頻控制參數(shù)，預(yù)測(cè)消除晶振時(shí)鐘的溫漂等累積誤差。該方法產(chǎn)生的同步時(shí)鐘具有精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，有望廣泛應(yīng)用于故障行波定位等對(duì)時(shí)鐘同步性能要求高的電力系統(tǒng)保護(hù)控制領(lǐng)域。