[发明专利]估计静态时钟之间的时间偏差

说明书

技术领域

本发明涉及两个地理上分离的静态时钟、尤其是用于输电网络的 广域监测系统的相量测量单元的时钟之间的时间同步领域。

背景技术

为了对输电网络进行广域监测，相量测量单元(PMU)被安装在分 布的位置处。PMU执行对电流和电压波型的采样，根据采样的波型计 算相量值，并且通过广域通信网络将所述相量值周期性地发送给网络 控制中心(NCC)。NCC通过比较从分布位置所接收的同步相量测量值 来监测输电网络的状态。因此，相量测量的同步性是关键的，并且需 要对PMU的采样时钟进行同步。为了使系统对通信网络上的传输延迟 和抖动鲁棒(robust)，由PMU所传输的相量消息包括指示精确测量 时间的时间戳。同样，广域通信网络中的路由器和交换机需要类似程 度的时间同步。

如今，使用商用全球定位系统(GPS)时间接收机来进行对分布式 PMU时钟的广域同步。然而，已知的是，传播和干扰问题可能恶化或 者甚至阻止GPS接收。周围的景观可能遮蔽特定的位置使其对GPS卫 星不可见，或者太阳风可能在数分钟内影响GPS信号的接收。尽管导 航车辆可以容易地切换到其它系统以用于确定其位置，但是如今还未 针对静态时钟的时间同步实现这样的替代物。

发明内容

因此，本发明的目的是改善两个静态时钟的时间同步。该目的通 过根据权利要求1和7的用于估计时间偏差的方法和设备来实现。根 据从属的专利权利要求，其它的优选实施例是显而易见的。

根据本发明，来自共视中(in common view)的全球时间参考或 者时间源的全球时间信号被用于计算两个静态时钟之间的基于共视的 时钟偏差而不是每个时钟与全球时间参考之间的两个相应的时钟偏 差。并行地，两个时钟之间的基于网络的时钟偏差基于通过将两个时 钟互连的通信网络而被交换的消息且在没有回复到全球时间参考的情 况下被计算出。基于共视和网络的时钟偏差的两个最新值然后以无缝 或无碰撞的方式被组合或者叠加以产生最终的时间偏移估计。

在本发明的优选变型方案中，被独立地计算的基于共视和网络的 时钟偏移的组合是所述两个值的加权平均，所述加权平均涉及基于对 所述两个值的质量估计的相应权重。在本发明的一个有利的实施例中， 对基于共视的时钟偏差和基于网络的时钟偏差的计算彼此独立地被更 新并且以适当的频率被重复。

为了以最优的方式组合基于全球定位系统(GPS)的时间同步方案 和针对广域监测系统的相量测量单元(PMU)的静态时钟的通信网络， PMU客户端时钟被同步到该系统的网络控制中心(NCC)处的中央服务 器时钟，而不是被同步到GPS时钟本身。在实际中，由于预计GPS单 向时间分配(如果可用并且起作用)具有比基于网络的同步更高的精 确度，所以本发明的方法将主要充当每当GPS同步失败时就使用网络 的动态后备方案。尽管GPS可用，但是该方法被用于提高基于网络的 同步的精确度，具体而言，是通过校正基于网络的同步方案中的传输 抖动和延迟非对称性。

附图说明

在下文中，将参考附图中所示的优选的示例性实施例更详细地解 释本发明的主题，附图：

图1示意性地示出了广域监测系统；

图2描述了基本时钟关系；以及

图3示出了根据本发明的消息序列图。

附图中所使用的参考标记以及其含义以概要的形式被列举在参考 标记列表中。原则上，在附图中相同的部分具有相同的参考标记。

具体实施方式

图1示出了用于输电网络的广域监测系统，其中若干个相量测量 单元(PMU)被安装在分布的位置处。所述PMU计算相量值并且将通过 广域通信网络将这些相量值周期性的发送给网络控制中心(NCC)。全 球定位系统(GPS)的卫星广播全球时间信号。在所述PMU之一处的任 何时钟、即客户端时钟或从时钟C需要与NCC处的时钟、即服务器时 钟或主时钟S同步。

图2描述了时钟关系。PMU的时钟C(t)由

C(t)＝φ_C·t+θ_C                    (1)

来表征，其中θ_C是时间偏差，φ_C·t是时钟漂移，并且t表示真实 时间。类似地，对于NCC的时钟S(t)，