基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法及系统与流程

本发明属于电网同步控制，尤其涉及一种基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法及系统。

背景技术：

1、电网同步控制系统要求极高的时间同步精度，以确保电网的稳定运行和有效管理。传统的时间同步方法难以满足电网对毫秒甚至微秒级同步精度的需求。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的时间同步方法难以满足电网对毫秒甚至微秒级同步精度的需求。

3、现有技术：gps基准时间同步系统

4、gps基准时间同步系统广泛应用于电网等关键基础设施中，利用全球定位系统(gps)信号为电网控制系统和电力交易平台提供时间同步服务。系统通过接收gps卫星信号，获取精确的时间信息，并将此时间信息分发给电网的各个部分，以确保操作和记录的时间一致性。

5、现有技术存在的技术问题：

6、1.信号可靠性问题：在某些复杂环境下(如城市峡谷、山区或室内等)，gps信号容易受到遮挡和多路径效应的影响，导致信号丢失或定位精度下降，从而影响时间同步的准确性和稳定性。

7、2.单一依赖风险：传统的gps时间同步系统主要依赖单一的gps信号源，当gps系统出现故障或受到干扰时，整个时间同步系统的可靠性将受到影响。

8、3.时钟漂移问题：虽然gps系统可以提供精确的时间信息，但接收设备的本地时钟会因为温度变化、电源不稳定等因素产生漂移，需要频繁校准，增加了系统维护的复杂性和成本。

9、4.安全性问题：gps信号容易受到干扰和欺骗攻击(如gps欺骗)，这导致时间同步系统接收到错误的时间信息，影响电网的正常运行。

10、相较于gps基准时间同步系统，基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法通过引入双向时间传递和高精度时钟模型，以及结合电网特定环境因素和设备特性的校准流程优化，不仅提高了时间同步的精度和稳定性，还增强了系统的适应性和安全性。此外，通过使用多个卫星系统(如北斗+gps)，可以进一步提高时间同步系统的可靠性和鲁棒性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法及系统。

2、本发明是这样实现的，基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法，采用双向时间传递和高精度时钟模型，通过测量信号传播延迟并补偿卫星和接收机钟差，实现高精度时间同步；结合电网特定的环境因素和设备特性，优化校准流程和参数。

3、进一步，利用北斗卫星导航系统(bds)，通过双向时间传递机制，利用数学公式：

4、\[t_{sync}＝\frac{t_{send}+t_{recv}-t_{delay}}{2}\]

5、其中，\(t_{sync}\)为同步时间，\(t_{send}\)为发送时间，\(t_{recv}\)为接收时间，\(t_{delay}\)为信号传播延迟时间；

6、双向时间传递机制结合高精度时钟模型，通过补偿卫星和接收机钟差，实现电网系统中的微秒级时间同步。

7、进一步，利用信号传播延迟补偿机制进行信号传播延迟补偿，通过数学公式：

8、\[t_{delay}＝t_{propagation}+t_{processing}\]

9、其中，\(t_{propagation}\)为信号在空间传播的延迟时间，\(t_{processing}\)为信号在接收机处理的延迟时间，该补偿机制确保时间同步的精度，减少同步误差。

10、进一步，利用针对电网同步控制系统的校准流程优化机制优化校准流程，该机制根据电网特定的环境因素和设备特性，采用自适应算法动态调整授时参数，优化校准流程。

11、进一步，利用时间同步精度保障机制，通过实时监控时间同步误差，采用反馈控制算法，自动调整时间同步参数，确保电网同步控制系统中时间同步的持续精度和稳定性。

12、本发明的另一目的在于提供一种基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法的基于北斗卫星导航系统的高精度授时系统，该系统包括：

13、高精度授时模块，用于双向时间传递机制结合高精度时钟模型，通过补偿卫星和接收机钟差，实现电网系统中的微秒级时间同步；

14、信号传播延迟补偿模块，用于利用信号传播延迟补偿机制进行信号传播延迟补偿；

15、校准流程优化模块，用于根据电网特定的环境因素和设备特性，采用自适应算法动态调整授时参数，优化校准流程；

16、时间同步精度保障模块，用于利用时间同步精度保障机制，通过实时监控时间同步误差，采用反馈控制算法，自动调整时间同步参数。

17、本发明的另一目的在于提供一种基于北斗卫星导航系统的高精度授时系统在电网同步控制系统中的应用。

18、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

19、第一，

20、本发明显著提高了电网同步控制系统中的时间同步精度，达到了微秒级别，满足了电网高精度同步的需求。通过精确的时间同步，确保了电网操作的准确性和可靠性，提高了电网稳定性和安全性，对电网的高效和可靠运行至关重要。

21、.提高时间同步精度：通过采用北斗卫星导航系统的高精度授时技术，显著提高了电网各控制节点之间的时间同步精度，从而确保了电网运行的同步性和协调性，达到了微秒级别的同步精度，远超传统同步方法。

22、增强电网稳定性与可靠性：高精度的时间同步是维持电网稳定运行的关键，特别是在分布式电网和智能电网环境下，对时间同步的精度要求更高。北斗授时技术的应用显著增强了电网的稳定性和可靠性，减少了因时间同步误差导致的故障和损失。

23、优化电能调度与管理：在分布式电能储存系统中，高精度的时间同步使得电能的调度和管理更为高效和精确，有助于优化电能的分配和利用，提高能源利用效率，降低运营成本。

24、改善电网的响应速度：精确的时间同步提高了电网对突发事件的响应速度，如负载变化、故障处理等，使得电网能够快速做出反应，减少事故的影响范围。

25、增强系统的适应性：通过自适应校准和动态误差补偿机制，系统能够根据不同的环境条件和设备特性自动调整授时参数，增强了系统的适应性和灵活性。

26、提供数据分析与优化基础：系统记录的详细时间同步操作和结果数据为后续的分析和系统优化提供了宝贵的信息，有助于持续改进时间同步策略和提升系统性能。

27、本发明不仅显著提升了时间同步的精度和系统的稳定性，而且优化了电能的调度与管理，增强了电网的响应速度和系统的适应性，为电网技术的发展带来了显著的技术进步。

28、第二，本发明提供的基于北斗卫星导航系统的高精度授时方法带来的显著技术进步主要体现在以下几个方面：

29、1)提高时间同步精度：通过双向时间传递和高精度时钟模型，结合信号传播延迟的精确测量和补偿，该方法能够显著提高时间同步的精度，达到微秒乃至纳秒级别。这对于对时间同步要求极高的电网系统来说，是一个重大的技术突破，可以极大提升电网的稳定性和运行效率。

30、2)减少环境影响：考虑电网特定的环境因素和设备特性，优化校准流程和参数，使得时间同步系统能够适应复杂多变的环境，包括地形遮挡、电磁干扰等，减少这些因素对时间同步精度的影响。

31、3)动态自适应校正：采用动态自适应调整机制，根据实时监测到的环境变化和设备状态，自动调整校准参数，保证了时间同步系统在长期运行中的稳定性和可靠性。

32、4)提升电网运维效率：高精度的时间同步技术可以有效提升电网的故障检测、定位和修复的效率，缩短停电时间，提高电网运维的响应速度和服务质量。

33、5)支持电网智能化发展：高精度的时间同步是智能电网发展的基础之一，为实现电网的实时监控、智能调度、精准控制等智能化功能提供了强有力的支持，是推动电网现代化和智能化进程的关键技术之一。

34、6)增强电网安全性：准确的时间同步对于保障电网安全具有重要意义，特别是在电网遭受攻击时，高精度的时间标签可以帮助快速准确地追踪到攻击源，及时采取应对措施，增强电网的安全防护能力。

35、该高精度授时方法不仅提升了时间同步的精度和稳定性，而且增强了电网系统对环境变化的适应性和鲁棒性，为电网的高效运行和智能化升级提供了坚实的技术基础，具有重要的实际应用价值和广阔的发展前景。