[發(fā)明專(zhuān)利]基于電力線載波的低碳園區(qū)群拓?fù)漕A(yù)測(cè)和授時(shí)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211277609.4
• 申請(qǐng)日: 2022-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115694560A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周振宇;王雨桐;張孫烜;曲睿;于海軍;廖斌;呂磊;王電鋼;李嘉周;吳斗;黃林;常健;劉蕭;陳語(yǔ)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);國(guó)網(wǎng)四川省電力公司信息通信公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B3/54
• 分類(lèi)號(hào): H04B3/54;H04J3/06;H04L41/12
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 張淑枝

本發(fā)明公開(kāi)了基于電力線載波的低碳園區(qū)群拓?fù)漕A(yù)測(cè)和授時(shí)方法及系統(tǒng)，利用電力線載波收集低碳園區(qū)拓?fù)溟g特征數(shù)據(jù)、電力線載波授時(shí)數(shù)據(jù)包歷史授時(shí)時(shí)延以及誤差數(shù)據(jù)，通過(guò)反向傳播(Back Propagation，BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)低碳智慧園區(qū)群監(jiān)測(cè)終端拓?fù)溧徑雨P(guān)系。基于監(jiān)測(cè)終端拓?fù)溧徑雨P(guān)系，采用同步組博弈對(duì)授時(shí)數(shù)據(jù)包路徑選擇決策進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步通過(guò)電力線載波為園區(qū)內(nèi)部監(jiān)測(cè)終端及電氣設(shè)備授時(shí)，實(shí)現(xiàn)低碳智慧園區(qū)群的高精度低時(shí)延廣覆蓋時(shí)間同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力線載波通信領(lǐng)域，具體涉及基于電力線載波的低碳園區(qū)群拓?fù)漕A(yù)測(cè)和授時(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)處于能源轉(zhuǎn)型階段，在電力供應(yīng)緊張背景下，構(gòu)建以可再生能源為主體的低碳智慧園區(qū)群，具有節(jié)能減排、提高能效的重要意義。智慧園區(qū)群的低碳運(yùn)行通過(guò)在園區(qū)光伏板、風(fēng)電機(jī)組、電動(dòng)汽車(chē)充電樁等電氣設(shè)備上部署監(jiān)測(cè)終端監(jiān)控園區(qū)電能流轉(zhuǎn)與設(shè)備運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，依靠柔性負(fù)荷調(diào)控、碳足跡監(jiān)測(cè)、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易等電力業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此過(guò)程中，監(jiān)測(cè)終端的信息采集以及電力業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行需要精準(zhǔn)時(shí)間同步。一方面，電壓、電流、相角等與時(shí)間強(qiáng)相關(guān)的低碳園區(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，需要滿足采集時(shí)間一致性，以確保線路故障測(cè)距、相量和功角動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)校驗(yàn)的準(zhǔn)確。另一方面，各類(lèi)電力業(yè)務(wù)也需要在同一時(shí)間尺度下進(jìn)行，時(shí)間不同步會(huì)導(dǎo)致園區(qū)群各能源主體的業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間不一致，造成低碳智慧園區(qū)群失步振蕩和異步運(yùn)行，進(jìn)而影響園區(qū)群整體的安全。現(xiàn)有北斗衛(wèi)星授時(shí)方法需要在每個(gè)監(jiān)測(cè)終端及電氣設(shè)備上安裝衛(wèi)星定位模塊和衛(wèi)星接收天線，價(jià)格昂貴，施工不便。此外，衛(wèi)星授時(shí)容易受到外界因素的影響，時(shí)間同步穩(wěn)定性較差。5G、光纖授時(shí)方式的授時(shí)精度高，但5G傳輸距離短，為實(shí)現(xiàn)廣域時(shí)間同步需要部署大量高功耗5G 基站，光纖施工成本高同樣不利于大規(guī)模低碳智慧園區(qū)群的時(shí)間同步。因此，亟需一種支撐低碳智慧園區(qū)群安全穩(wěn)定運(yùn)行的低成本廣覆蓋時(shí)間同步方法。

電力線載波可以實(shí)現(xiàn)低成本廣覆蓋時(shí)間同步。電力線載波利用現(xiàn)有電力線路傳輸授時(shí)信息，無(wú)需額外架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，部署成本低，覆蓋范圍廣，監(jiān)測(cè)終端及電力設(shè)備通過(guò)連接電力線即可實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。利用電力線載波的低碳智慧園區(qū)群時(shí)間同步方法分為兩步，首先，低碳智慧園區(qū)網(wǎng)關(guān)通過(guò)衛(wèi)星、5G、光纖等時(shí)鐘源收集精準(zhǔn)授時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)園區(qū)群不同網(wǎng)關(guān)間的時(shí)間同步。其次，園區(qū)網(wǎng)關(guān)通過(guò)電力線載波發(fā)送授時(shí)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部監(jiān)測(cè)終端及電氣設(shè)備的廣覆蓋時(shí)間同步。但是目前電力線載波授時(shí)方法面臨園區(qū)拓?fù)涓兄芰Σ睢⑹跁r(shí)數(shù)據(jù)包時(shí)延大，授時(shí)誤差大等問(wèn)題。具體介紹如下：

第一，低碳智慧園區(qū)群電氣設(shè)備頻繁投切導(dǎo)致監(jiān)測(cè)終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，現(xiàn)有拓?fù)漕A(yù)測(cè)方法通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送路徑搜索信號(hào)，并對(duì)反饋的路徑信息進(jìn)行分析，從而進(jìn)行拓?fù)漕A(yù)測(cè)。在園區(qū)復(fù)雜環(huán)境以及園區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁的情況下，存在路徑搜索時(shí)間長(zhǎng)、拓?fù)漕A(yù)測(cè)精度差的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致授時(shí)時(shí)延大、開(kāi)銷(xiāo)大。

第二，低碳智慧園區(qū)內(nèi)部授時(shí)電力線載波數(shù)據(jù)包發(fā)送端的授時(shí)精度不同，并且發(fā)送端與接收端之間的電磁干擾、路徑增益等信道特性動(dòng)態(tài)變化，這導(dǎo)致授時(shí)數(shù)據(jù)包路徑選擇難以?xún)?yōu)化。此外，由于一些數(shù)據(jù)包接收端與授時(shí)數(shù)據(jù)包發(fā)送端之間沒(méi)有可用路徑或者路徑條件較差，需要多跳傳輸來(lái)獲取數(shù)據(jù)包，這增大了授時(shí)數(shù)據(jù)包路徑選擇優(yōu)化的復(fù)雜度，導(dǎo)致授時(shí)時(shí)延大、誤差大。

第三，衡量授時(shí)性能的指標(biāo)包括授時(shí)時(shí)延、授時(shí)誤差以及數(shù)據(jù)包傳輸可靠性等，各性能指標(biāo)相互制約。例如低碳智慧園區(qū)內(nèi)某些授時(shí)數(shù)據(jù)包發(fā)送端的授時(shí)誤差小，但與待授時(shí)監(jiān)測(cè)終端之間的信道條件較差，利用該授時(shí)發(fā)送端進(jìn)行授時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致授時(shí)時(shí)延大、丟包率高等問(wèn)題。因此，如何實(shí)現(xiàn)多性能指標(biāo)之間的權(quán)衡也是一個(gè)問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)一的技術(shù)方案：

基于電力線載波的拓?fù)漕A(yù)測(cè)方法；

現(xiàn)有技術(shù)一的缺點(diǎn)：

現(xiàn)有技術(shù)一需要發(fā)送大量電力線載波信號(hào)測(cè)量監(jiān)測(cè)終端之間的路徑信息，并對(duì)路徑信息進(jìn)行分析，從而預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢?dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)資源大量浪費(fèi)和拓?fù)漕A(yù)測(cè)時(shí)間嚴(yán)重增加，并且難以適應(yīng)低碳智慧園區(qū)群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速變化，無(wú)法滿足拓?fù)漕A(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性需求。