[發明專利]一種適用于配電網量測裝置的高精度守時方法及裝置

在審

• 申請號: 202111458593.2
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114362140A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 于澤龍;梁帥;趙新力;袁在吉;曹志剛;丁仁杰;冷長山;張翼翔;李曙光;王長江
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司通遼供電公司;國家電網有限公司;東北電力大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G01S19/25;G04F8/02;G06F17/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種適用于配電網量測裝置的高精度守時方法及裝置，方法包括以下步驟：建立時間線性離散系統的數學模型，實現對于晶振時間數據進行數學建模；利用小波變換確定噪聲水平，估計出離散系統的噪聲方差；基于小波變換的自適應卡爾曼濾波在線評估測量噪聲的方差矩陣；建立溫度變換和頻率變化曲線，將溫度變化曲線代入頻率變化曲線公式中獲得頻率隨時間變化的公式；建立晶振時間和標準時間、晶振頻率和標準頻率的關系，計算出晶振產生的本地時鐘和標準時間的頻率值；利用最小二乘法擬合出溫度和時間對于晶振本地時鐘和標準時鐘的偏差曲線，該偏差曲線運用于提高系統同步時鐘的精度。裝置包括：處理器和存儲器。該裝置提高了同步時鐘的精度。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種適用于配電網量測裝置的高精度守時方法及裝置。

背景技術

我國目前的能源結構中起到主要支撐作用的仍然是傳統能源，雖然新能源的占比在逐年上漲，但是在總的能源結構中也還只是一小部分，并且隨著經濟的發展我國對傳統能源的消耗量與日俱增，并且傳統的能源大多是不可再生的，而新能源一般是以水能、太陽能、風能、潮汐能等可再生能源為主的，因此新能源相較于傳統能源對環境保護更加有利，但是新能源發電不穩定，若分布式新能源大量的被接入配電網，以及大量的電力電子器件介入到配電網中，這給配電網運行帶來了很大的不確定性，在這樣一個更加龐大、更加復雜的配電網系統中就需要更多的檢測裝置，而時間作為所有參數的基準，它的標準程度就會直接影響整個配電網系統的穩定程度和安全性，一個高精度的時鐘同步裝置對于現如今的配電網運行具有重要意義。

目前常運用于誤差修正的算法有：卡爾曼濾波算法、有限脈沖響應法和數字鎖相環原理三種方法，下面分別對這三種算法進行簡單介紹：

卡爾曼濾波算法的核心思想是利用五個卡爾曼方程來計算觀測信息和預測數據的曲線，從而實現系統變量的最優估計和優化。卡爾曼濾波算法的優點是不需要知道對象模型就可以預測未來的狀態，具有濾波的效果，從而實現對于衛星時間信號的預測。

有限脈沖響應濾波器算法相當于一個輸出只和當前和過去有關的數字濾波器，這是該數字濾波器對于輸入的脈沖信號所產生的響應最終會趨于獨立于過去的輸出。與無限脈沖響應濾波器、有限脈沖響應濾波器相比，因為它沒有采用反饋電路，所以它的電路結構更加簡單，具有更好的線性特性。

還有一種誤差修正的算法是通過鎖相環電路對硬件電路進行修正，鎖相環電路的原理是通過頻分或倍頻產生多種頻率的信號，再將自身產生的時鐘波形與外部待測時鐘的波形進行對比，來實現相位同步的效果。鎖相環電路的目的是為了產生輸出信號和待測信號實現波形自動跟蹤的功能，因此這個電路也具有濾波效果，同時該電路還能實現對時鐘同步信號中的抖動進行濾波。

現有技術存在的問題：

(1)當使用卡爾曼濾波算法作為時鐘偏差的算法時，因為時間偏移的曲線漂移具有很大的不確定性，與之前的數據相關性不大，就會導致卡爾曼濾波算法在時間偏差較大的情況下對變量的預測效果并不理想；

(2)鎖相環電路能夠產生高精度時鐘，同時，將相位同步電路分頻產生的第二信號與衛星同步時鐘的第二信號進行比較，校正相位同步環路中的分頻系數，從而達到相位跟蹤的效果。但是由于鎖環電路產生的第二脈沖信號是不連續的，不能確定是左移還是右移，因此這種方法時鐘的時間精度不能滿足要求。

發明內容

本發明提供了一種適用于配電網量測裝置的高精度守時方法及裝置，本發明能夠解決衛星信號失鎖時，由于晶振在復雜和未知環境下受工作時間和環境因素影響，其長時間振蕩產生偏移，通過構建其精度偏移模型，擬合在守時模式下晶振的時鐘偏移曲線，該曲線有利于處理器對于偏移的振蕩信號進行補償，從而提高同步時鐘的精度，詳見下文描述：

第一方面，一種適用于配電網量測裝置的高精度守時方法，所述方法包括以下步驟：

建立時間線性離散系統的數學模型，實現對于晶振時間數據進行數學建模；