[发明专利]一种用于配电网相量测量的同步授时守时方法

说明书

本发明涉及一种用于配电网相量测量的同步授时守时方法，属于电力系统相量测量技术领域。本发明方法采用了卫星信号驯服本地晶振的结构，卫星信号长期无累计误差，而晶振短期稳定度高，将二者特性结GNSS的抖动并减小累计误差。Kalman滤波器利用输入和观测数据，对于下一秒的秒脉冲计数值做出准确预测，可有效消除GNSS的抖动，实现高稳定性，准确性同步对时。同时Kalman滤波器可以对于晶振频率做出最优估计。本发明方法利用BP神经网络对于晶振频率模型进行刻画，在丢失外部GNSS时，有效提高了同步时钟的守时能力。BP神经网络模型的输入数据来源于Kalman滤波器的滤波结果，保证了网络模型的准确度。

技术领域

本发明涉及一种用于配电网相量测量的同步授时守时方法，尤其涉及一种综合利用Kalman滤波器与BP神经网络的同步授时守时方法，属于电力系统相量测量技术领域。

背景技术

随着新兴技术近几年的快速发展，现代电力系统与传统电力系统相比融入了很多新的元素，我国配电网络也在进行着快速的发展。大规模分布式新电源，电动汽车，分布式储能的发展对于配电网的安全稳定运行带来挑战。这些元素的加入使得配电网的运行状态更加复杂多变，对于电力系统安全稳定运行提出了新的挑战，同时对于现代配电网的监测与控制提出了新的要求。

同步相量测量技术由于能实时提供带有精确时标数据，因此可以在大范围内实时感知电网的状态变化，使电力系统调度人员能够感知传统监测系统不能够感知的电网状态，使电网长期稳定，健康地运行。同步相量测量技术的有效利用，很大程度上依赖于电力系统同步时钟技术的发展。由于配电网节点数量多，馈线长度短，网架结构复杂，运行方式多变，设备运行环境恶劣等特点，对同步时钟技术提出了更高的要求。要求装置的授时精度更高，守时能力强并且装置成本足够低。因此研究一种精确，稳定，成本低廉的广域同步时钟源技术成为同步向量测量技术在配电电网中有效应用的重要课题。

目前，现有的广域同步对时技术，都采用全球导航卫星系统(GNSS)与本地晶振相结合的方式实现同步对时。主要有以下几种方法。第一种为动平均法，对最近N个GNSS秒脉冲的晶振计数值求平均值，作为下一秒GNSS秒脉冲晶振计数值的预测值，这种方法实时性好，计算简单，但消除GNSS抖动能力差，受到时间窗口的限制。第二种方法，是一种数字锁相技术，利用比较GNSS信号秒脉冲与晶振输出秒脉冲的出现时间前后，反馈调节下一秒秒脉冲预测值。这种方法简单易行，但缺乏直接的理论支持，无法保证精度。第三种方法，利用锁相环技消除GPS的抖动，预测秒脉冲计数值，这种算法实时性好，消除GPS抖动后，利用历史数据训练自适应老化模型，对晶振频率漂移进行预测。但因为其模型选取过于简单，同步时钟守时能力不够强。同时，上述三种方法均难以做到精确，稳定，且具有一定守时能力。Kalman滤波器为迭代算法，实时性好，且能充分消除GNSS信号抖动。BP神经网络能够拟合任意强非线性的函数关系，因此可以建立十分精准的晶振模型，实现较强的守时能力。综合利用Kalman滤波器与BP神经网络能够充分利用GNSS信号与晶振输出信号的特性，得到性能优异的广域同步时钟源。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于配电网相量测量的同步授时守时方法，以实现高精度、高稳定性，广域同步授时守时的同时，以解决现有方法精度较低，稳定性不高，守时能力较差的问题。

本发明提出的用于配电网相量测量的同步授时守时方法，包括以下步骤：

(1)配电网的同步相量测量单元从全球卫星导航系统中获取秒脉冲信号，配电网的同步相量测量单元中的晶振对相邻两次秒脉冲信号进行计数，得到晶振计数值，对多次晶振计数值平均，取整得到晶振计数平均值并求得多次晶振计数值方差R；

(2)配电网的同步相量测量单元中的晶振继续对相邻两次全球卫星导航系统的秒脉冲信号进行计数，得到晶振计数值N，将该计数值N减去晶振计数平均值得到计数观测值中间值，记为N′，设定一个N′的阈值，对N′进行判断，若N′值与0的差值大于设定阈值，则判定N′为坏数据，使N′值为0，若N′值与0的差值小于或等于设定阈值，则判定N′为正常数据；