一种融合电力线载波技术的时间同步方法及系统与流程

本发明涉及配电系统时间同步，尤其涉及一种融合电力线载波技术的时间同步方法及系统。

背景技术：

1、随着新型电力系统的构建，低压侧的新业务对时间同步提出了更高的要求，要求分布式光伏调控毫秒级的时间同步精度。然而，在低压侧5g与卫星等时间同步技术覆盖范围有限，难以满足新型电力系统时间同步需求。由于电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理媒体，因此，利用电力线传输时间同步信息，具有极大的便捷性，无需重新布线，可以满足新型电力系统时间同步需求。同时，宽带电力线载波通信更高的数据传输速率意味着更低的通信时延，为实现电力终端设备高精度时间同步提供了基础条件。

2、但是，现有基于电力线载波通信的时间同步方法选择的时钟源种类以及数量固定，个别性能较差的时钟源会影响终端对时性能，时间同步系统鲁棒性差；并且，现有融合电力线载波通信技术的时间同步方法对各时钟源授时能力的评估维度单一，时间同步信号权重难以根据多维度指标进行动态更新，时间同步精度低。因此迫切需要一种融合电力线载波技术的时间同步方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种融合电力线载波技术的时间同步方法及系统，能够为对时终端钟源数量的进行动态优化，提高电力线载波时间同步鲁棒性。

2、第一方面，本发明提供了一种融合电力线载波技术的时间同步方法，包括：

3、根据当前时刻下待授时终端对应的环境拓扑变化情况、电力线载波通道状态和第一历史本地守时情况，计算所述待授时终端所需的对时终端时钟源数量；其中，所述第一历史本地守时情况用于对下一时刻的第二历史本地守时情况的更新；

4、从所述待授时终端对应的可对时终端时钟源中，选择所述对时终端时钟源数量相同的、与所述待授时终端同级的终端时钟源进行对时。

5、本发明综合考虑基于外部时钟源的可对时终端时钟源的授时能够力和基于内部电力终端的电力线载波通道状态和第一历史本地守时情况的守时能力，从可对时终端时钟源中选取所需的对时终端时钟源数量进行对时，能够保障在外部时钟源的授时能力出现波动或失效时整体时间同步系统的正常运转；同时，根据环境拓扑变化情况、电力线载波通道状态和历史本地守时情况进行时钟源数量的动态优化，能够提高电力线载波时间同步鲁棒性；此外，对历史本地守时情况进行更新并用于下一时刻的时终端时钟源数量的计算，进一步提高对时终端时钟源数量的动态优化，使得对时的时间同步具有更高的可信度和更高的精度。

6、进一步，所述根据当前时刻下待授时终端对应的环境拓扑变化情况、电力线载波通道状态和第一历史本地守时情况，计算所述待授时终端所需的对时终端时钟源数量，包括：

7、将当前时刻下待授时终端对应的环境拓扑变化情况量化为可对时同级终端时钟源数量，并将第一历史本地守时情况用量化为一段时间内的历史本地守时的统计量，获取包含通道带宽、电磁干扰和信道增益的电力线载波通道状态；

8、根据所述可对时同级终端时钟源数量、所述电力线载波通道状态和所述历史本地守时的统计量，计算所述待授时终端所需的对时终端时钟源数量。

9、本发明采用综合考虑外部时钟源的授时能力与内部电力终端的守时能力，外部时钟源的授时能力包括可对时终端数量等在内的环境变化情况，内部电力终端的守时能力包括：通道带宽、电磁干扰和信道增益在内的电力线载波通道状态量和历史本地守时性能选出一定数量的终端进行对时，能够实现在外部时钟源授时能力出现波动或失效时整体时间同步系统的正常运转，同时提高了时间同步系统的鲁棒性。

10、进一步，所述第一历史本地守时情况用于对下一时刻的第二历史本地守时情况的更新，包括：

11、依次对所述待授时终端的多个第一对时终端时钟源进行时间同步信号质量的性能指标的评估，每个第一对时终端时钟源对应得到多个评分结果；其中，所述性能指标包括：时钟源同步信号偏差、同步信号波动性和同步信号不确定性；

12、根据所述多个评分结果，更新第一历史本地守时情况，得到下一时刻的第二历史本地守时情况。

13、本发明采用根据时钟源同步信号偏差、同步信号波动性和同步信号不确定性等指标对各时间同步信号进行多维度评估，能够有效提高融合电力线载波通信技术的时间同步准确性。

14、进一步，所述根据所述多个评分结果，更新第一历史本地守时情况，得到下一时刻的第二历史本地守时情况，包括：

15、依次为每个第一对时终端时钟源的多个评分结果按照预设的权重参数，将多个评分结果融合为时钟源同步信号评分，每个第一对时终端时钟源对应得到一个时钟源同步信号评分；

16、依次根据每个第一对时终端时钟源的时钟源同步信号评分，获取每个第一对时终端时钟源的综合时间同步信号；

17、根据所述综合时间同步信号，对第一历史本地守时情况进行，得到下一时刻的第二历史本地守时情况。

18、进一步，所述依次根据每个第一对时终端时钟源的时钟源同步信号评分，获取每个第一对时终端时钟源的综合时间同步信号，包括：

19、依次对每个第一对时终端时钟源的时钟源同步信号评分构建时间同步信号权重，每个第一对时终端时钟源对应得到一个时间同步信号权重；

20、对第一对时终端时钟源对应的时间同步信号权重进行加权计算，得到综合时间同步信号；其中，每个待授时终端对应一个综合时间同步信号。

21、本发明采用基于评分构建时间同步信号权重，并进行综合加权计算得到最优时间同步信号，从而能够从多维度指标上，提高综合加权计算精度，进而提高融合电力线载波技术的时间同步系统鲁棒性。

22、进一步，所述根据所述综合时间同步信号，对第一历史本地守时情况进行，得到下一时刻的第二历史本地守时情况，包括：

23、根据所述综合时间同步信号与所述待授时终端的同步前的第一本地时间的差值与预设阈值的比较结果，得到当前时刻下所述待授时终端的本地守时性能指标；

24、根据所述本地守时性能指标，对第一历史本地守时情况进行更新，得到下一时刻的第二历史本地守时情况。

25、进一步，所述从所述待授时终端对应的可对时终端时钟源中，选择所述对时终端时钟源数量相同的、与所述待授时终端同级的终端时钟源进行对时，包括：

26、从所述待授时终端对应的可对时终端时钟源中，选择距离与所述待授时终端最近的与所述对时终端时钟源数量相同的同级的终端时钟源以及固定上级终端时钟源进行对时。

27、优选地，所述对时终端时钟源数量可以表示为：

28、

29、其中，bj，m，t为第t个时刻待授时终端dj与第m个同级终端时钟源之间的通道带宽，hj，m，t为第t个时刻信道增益，ij，m，t为第t个时刻电磁干扰，为前t-1个时刻待授时终端dj的本地守时性能均值，为向上取整函数，κ和λ为预设的权重参数，用于将各变量维持在同一个数量级。

30、优选地，所述下一时刻的第二历史本地守时情况可以表示为：

31、

32、其中，为所述待授时终端dj在t时刻下的本地守时性能指标，为待授时终端dj在下一t+1时刻下的第二历史本地守时情况，为待授时终端dj在t时刻下的第一历史本地守时情况。

33、第二方面，本发明提供了一种融合电力线载波技术的时间同步系统，包括：

34、对时终端时钟源数量计算模块，用于根据当前时刻下待授时终端对应的环境拓扑变化情况、电力线载波通道状态和第一历史本地守时情况，计算所述待授时终端所需的对时终端时钟源数量；其中，所述第一历史本地守时情况用于对下一时刻的第二历史本地守时情况的更新；

35、对时模块，用于从所述待授时终端对应的可对时终端时钟源中，选择所述对时终端时钟源数量相同的、与所述待授时终端同级的终端时钟源进行对时。