[发明专利]一种变电站设备时钟同步的改进方法

摘要

本发明公开了一种变电站设备时钟同步的改进方法，步骤一本地时钟的频偏计算，解得本地时钟频偏η的最大似然估计值；步骤二本地时钟的相偏计算，计算N次对时相偏Φk的平均值作为相偏值Φ；步骤三对本地时钟晶振固有频率进行补偿；步骤四对本地时钟进行补偿。针对智能变电站网络负荷较重时，网络传输往返延时不对称，传统的精确时钟同步协议(Precision Time Protocol，PTP)单次对时在本地时钟的校正上误差较大，本发明提供的一种变电站设备时钟同步的改进方法，通过统计学方法在多次对时后计算出本地时钟频偏与相偏误差的最优解进而进行补偿。

主权项

一种变电站设备时钟同步的改进方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤一：本地时钟的频偏计算，假设本地时钟与主时钟之间由于频偏η的影响，时钟相偏单调递增，即频偏η不变，构建时钟相偏与频偏的对时信息交换的时钟模型；一次对时中对时信息共进行N次交换，其中第k次对时信息交换的T2,k与T3,k均为本地时钟的本地时间，与均为主时钟的本地时间；忽略上层处理延时，物理层处理延时为定值d，信息由主时钟到本地时钟的网络传输延时为随机变量Xk，信息由本地时钟到主时钟的网络传输延时为随机变量Yk；选择T1,1为参考时间，即T1,1为主时钟实际本地时间的零时刻；则与分别为主时钟实际本地时间与的相对时间；表示在时刻的参考时钟相位偏移，其中Φr代表本地时钟的实际相偏；本地时钟接收到第k次对时信息时的相对观测时间为T2,k，发送第k次对时信息时的相对观测时间为T3,k，有：T2,k=T1,kr+d+Xk+(T1,kr-T1,1r+d+Xk)·η+Φr=(T1,k+d+Xk)(1+η)+Φ---(2.1)]]>有同理有T3,k＝(T4,k‑d‑Yk)(1+η)+Φ(2.2)由式(2.1)，用T2,N减去T2,1可得：T2,N‑T2,1＝(T1,N‑T1,1+XN‑X1)(1+η)  (2.3)同理，根据式(2.2)可得：T3,N‑T3,1＝(T4,N‑T4,1+Y1‑YN)(1+η)  (2.4)将第N个与第1个时间戳的差值分别定义为D1＝T1,N‑T1,1，D2＝T2,N‑T2,1，D3＝T3,N‑T3,1，D4＝T4,N‑T4,1，且第N次信息交换与第1次信息交换的网络传输差值定义为DX＝XN‑X1与DY＝YN‑Y1，则式(2.3)与(2.4)可分别改写为D2＝(D1+DX)(1+η)  (2.5)D3＝(D4‑DY)(1+η)  (2.6)假设网络传输延时和为相互独立但同指数分布的随机变量，指数分布均值为λ，则DX与DY为零均值的拉普拉斯随机变量，方差为2λ2；因此DX与DY的联合概率密度函数为：f(DX,DY)=(12λ)2e-1λ(|DX|+|DY|)---(2.7)]]>式(2.5)与(2.6)描述的简化观测模型的似然函数为：L(η,λ)=(12λ)2e-1λ(|D2-D1(1+η)1+η|+|D4(1+η)-D31+η|)---(2.8)]]>令代入式(2.8)得：L(η′,λ)=(12λ)2e-1λ(D2|η′-δ1|+D3|η′-δ2|)---(2.9)]]>通过使式(2.8)的似然函数L(η′,λ)取得最大值，则可以得到η′的最大似然估计值，为η′=argminη′(D2|η′-δ1|+D3|η′-δ2|)=argminη′Σi=12Ki|η′-δ(i)|=argminη′h(η′)---(2.10)]]>式中为的从小到大顺序统计量，Ki为与δ(i)对应的D2或D3，当δ(1)＝δ1时，K1＝D2，K2＝D3；当δ(1)＝δ2时，K1＝D3，K2＝D2；解得本地时钟频偏η的最大似然估计值为：ηMLE=1η′-1=2δ1+δ2-1=2D2D3D1D3+D2D4-1=2(T2,N-T2,1)(T3,N-T3,1)(T1,N-T1,1)(T3,N-T3,1)+(T2,N-T2,1)(T4,N-T4,1)-1---(2.11)]]>步骤二：本地时钟的相偏计算，相偏计算时需要先对本地时钟的观测时间T2,k、T3,k(k＝1…N)进行频率补偿，得到修正后的时间T’2,k、T’3,k：T′2,k＝T2,k‑(T1,k+d+Xk)ηMLE  (3.1)T′3,k＝T3,k‑(T4,k‑d‑Yk)ηMLE  (3.2)由式(3.3)计算出N次对时每次的相偏ΦkΦk＝T′2,k+T′3,k‑T1,k‑T4,k  (3.3)计算N次对时相偏Φk的平均值作为相偏值ΦΦ=1NΣ1NΦk---(3.4)]]>步骤三：设本地时钟晶振固有频率为f，对其进行补偿后，实际频率f’为f’＝f×(1+ηMLE)  (2.12)步骤四：设本地时钟此时输出时间为Ci(t)，对其进行补偿后，实际输出时间C’i(t)为C’i(t)＝Ci(t)+Φ  (3.5)。