隨著智能電網(wǎng)技術(shù)大踏步地向前發(fā)展，電力部門對(duì)故障錄波裝置的分布式應(yīng)用要求越來越高，對(duì)在分布式系統(tǒng)中的錄波同步的要求也越來越嚴(yán)格，僅采用單一的GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)已不能完全滿足電網(wǎng)運(yùn)行的要求。因此，需要引入更多的啟動(dòng)邏輯作為系統(tǒng)同步錄波的判據(jù)。

　　故障錄波器是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時(shí)能自動(dòng)記錄故障前、后過程的各種電氣量變化的一種裝置。它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動(dòng)引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量(如有功、無功以及系統(tǒng)頻率)的全過程變化。主要用于檢測(cè)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為，了解系統(tǒng)暫態(tài)過程中系統(tǒng)中各電參量的變化規(guī)律，以及校核電力系統(tǒng)計(jì)算程序及模型參數(shù)的正確性等。目前，故障錄波裝置的錄波結(jié)果是分析電力系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。

　　在分布式的錄波系統(tǒng)中，各子單元之間需要在同一節(jié)拍下完成模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，以達(dá)到同步采樣的功能。因此需要一個(gè)“同步節(jié)拍器”來完成各子單元之間的信號(hào)同步，當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，由監(jiān)測(cè)到故障的單元向本同步器發(fā)出錄波啟動(dòng)信號(hào)，由本同步器向其他子單元發(fā)出同步錄波的命令，從而達(dá)到同步錄波的功能。

　　本文介紹的一種采用MAXII570實(shí)現(xiàn)分布式錄波系統(tǒng)同步的設(shè)計(jì)思想，為充分利用MAXII570芯片資源，將上述所有同步啟動(dòng)信號(hào)的啟動(dòng)邏輯均集成在芯片中。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　采用MAXII570實(shí)現(xiàn)分布式錄波系統(tǒng)的IRIG-B(DC)解碼器的框圖如圖1所示。在變電站中由主時(shí)鐘或擴(kuò)展鐘送出的IRIG-B碼到達(dá)故障錄波裝置后，經(jīng)過MAXII570解碼后產(chǎn)生秒脈沖、串行時(shí)標(biāo)等TTL信號(hào)。由于TTL傳輸距離比較短，很容易受到干擾，所以將其轉(zhuǎn)換為RS485電平后發(fā)送給各子單元。這樣不僅可以做到長(zhǎng)距離傳輸，而且可以大大提高抗干擾性能。在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，若主時(shí)鐘系統(tǒng)送過來的IRIG-B碼源為本身就為RS485信號(hào)，則在該系統(tǒng)中同樣可以工作，只需調(diào)整光耦前端的限流電阻大小即可實(shí)現(xiàn)解碼。

　　為提高系統(tǒng)同步時(shí)鐘的精度和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)時(shí)采用一片12.8 MHz的溫度補(bǔ)償晶振的輸出作為主振頻率。溫度補(bǔ)償晶振的精度為0.5 ppm，經(jīng)過分頻后可以產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的12.8 kHz作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作頻率。

　　故障信號(hào)為各子單元發(fā)送過來的信號(hào)，作為系統(tǒng)的同步判據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)收到故障信號(hào)后，發(fā)出錄波啟動(dòng)信號(hào)，通知各子單元啟動(dòng)錄波，經(jīng)過一段時(shí)間后(該時(shí)間可以由整定值設(shè)定)，發(fā)出錄波結(jié)束信號(hào)，完成本次錄波工作。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)故障時(shí)，只要對(duì)應(yīng)的子單元發(fā)出故障信號(hào)即可，其余的同步工作由本系統(tǒng)完成。

　　2 IRIG-B解碼器的實(shí)現(xiàn)

　　圖2為IRIG-B(DC)碼的示意圖[1]。它是每秒一幀的時(shí)間串碼，每個(gè)碼元寬度為10 ms，一個(gè)時(shí)幀周期包括100個(gè)碼元，為脈寬編碼。碼元的“準(zhǔn)時(shí)”參考點(diǎn)是其脈沖前沿，時(shí)幀的參考標(biāo)志由一個(gè)位置識(shí)別標(biāo)志和相鄰的參考碼元組成，其寬度為8 ms。每10個(gè)碼元有一個(gè)位置識(shí)別標(biāo)志：P1、P2、P3，…，P9、P0，均為8 ms寬度;PR為幀參考點(diǎn)，二進(jìn)制“1”和“0”的脈寬分別為5 ms和2 ms。

　　一個(gè)時(shí)間格式幀從幀參考標(biāo)志開始。因此連續(xù)兩個(gè)8 ms寬脈沖表明秒的開始，如果從第二個(gè)8 ms開始對(duì)碼元進(jìn)行編碼，則分別為第0，1，2，…，99個(gè)碼元。在B碼時(shí)間格式中含有天、時(shí)、分、秒，順序?yàn)槊?分-時(shí)-天，所占信息位為秒7位、分7位、時(shí)6位、天10位，其位置在P0～P5之間。P6～P0包含其他控制信息。其中“秒”信息為第1~8個(gè)碼元;“分”信息為第10~17個(gè)碼元;“時(shí)”信息為第20~27個(gè)碼元;第5、14、24碼元為索引標(biāo)志，寬度為2 ms。時(shí)、分、秒均用BCD碼表示，低位在前，高位在后;個(gè)位在前，十位在后。