[发明专利]一种适用于配电网量测装置的高精度守时方法及装置

说明书

本发明公开了一种适用于配电网量测装置的高精度守时方法及装置，方法包括以下步骤：建立时间线性离散系统的数学模型，实现对于晶振时间数据进行数学建模；利用小波变换确定噪声水平，估计出离散系统的噪声方差；基于小波变换的自适应卡尔曼滤波在线评估测量噪声的方差矩阵；建立温度变换和频率变化曲线，将温度变化曲线代入频率变化曲线公式中获得频率随时间变化的公式；建立晶振时间和标准时间、晶振频率和标准频率的关系，计算出晶振产生的本地时钟和标准时间的频率值；利用最小二乘法拟合出温度和时间对于晶振本地时钟和标准时钟的偏差曲线，该偏差曲线运用于提高系统同步时钟的精度。装置包括：处理器和存储器。该装置提高了同步时钟的精度。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种适用于配电网量测装置的高精度守时方法及装置。

背景技术

我国目前的能源结构中起到主要支撑作用的仍然是传统能源，虽然新能源的占比在逐年上涨，但是在总的能源结构中也还只是一小部分，并且随着经济的发展我国对传统能源的消耗量与日俱增，并且传统的能源大多是不可再生的，而新能源一般是以水能、太阳能、风能、潮汐能等可再生能源为主的，因此新能源相较于传统能源对环境保护更加有利，但是新能源发电不稳定，若分布式新能源大量的被接入配电网，以及大量的电力电子器件介入到配电网中，这给配电网运行带来了很大的不确定性，在这样一个更加庞大、更加复杂的配电网系统中就需要更多的检测装置，而时间作为所有参数的基准，它的标准程度就会直接影响整个配电网系统的稳定程度和安全性，一个高精度的时钟同步装置对于现如今的配电网运行具有重要意义。

目前常运用于误差修正的算法有：卡尔曼滤波算法、有限脉冲响应法和数字锁相环原理三种方法，下面分别对这三种算法进行简单介绍：

卡尔曼滤波算法的核心思想是利用五个卡尔曼方程来计算观测信息和预测数据的曲线，从而实现系统变量的最优估计和优化。卡尔曼滤波算法的优点是不需要知道对象模型就可以预测未来的状态，具有滤波的效果，从而实现对于卫星时间信号的预测。

有限脉冲响应滤波器算法相当于一个输出只和当前和过去有关的数字滤波器，这是该数字滤波器对于输入的脉冲信号所产生的响应最终会趋于独立于过去的输出。与无限脉冲响应滤波器、有限脉冲响应滤波器相比，因为它没有采用反馈电路，所以它的电路结构更加简单，具有更好的线性特性。

还有一种误差修正的算法是通过锁相环电路对硬件电路进行修正，锁相环电路的原理是通过频分或倍频产生多种频率的信号，再将自身产生的时钟波形与外部待测时钟的波形进行对比，来实现相位同步的效果。锁相环电路的目的是为了产生输出信号和待测信号实现波形自动跟踪的功能，因此这个电路也具有滤波效果，同时该电路还能实现对时钟同步信号中的抖动进行滤波。

现有技术存在的问题：

(1)当使用卡尔曼滤波算法作为时钟偏差的算法时，因为时间偏移的曲线漂移具有很大的不确定性，与之前的数据相关性不大，就会导致卡尔曼滤波算法在时间偏差较大的情况下对变量的预测效果并不理想；

(2)锁相环电路能够产生高精度时钟，同时，将相位同步电路分频产生的第二信号与卫星同步时钟的第二信号进行比较，校正相位同步环路中的分频系数，从而达到相位跟踪的效果。但是由于锁环电路产生的第二脉冲信号是不连续的，不能确定是左移还是右移，因此这种方法时钟的时间精度不能满足要求。

发明内容

本发明提供了一种适用于配电网量测装置的高精度守时方法及装置，本发明能够解决卫星信号失锁时，由于晶振在复杂和未知环境下受工作时间和环境因素影响，其长时间振荡产生偏移，通过构建其精度偏移模型，拟合在守时模式下晶振的时钟偏移曲线，该曲线有利于处理器对于偏移的振荡信号进行补偿，从而提高同步时钟的精度，详见下文描述：

第一方面，一种适用于配电网量测装置的高精度守时方法，所述方法包括以下步骤：

建立时间线性离散系统的数学模型，实现对于晶振时间数据进行数学建模；