[发明专利]一种变电站设备时钟同步的改进方法

权利要求书

1.一种变电站设备时钟同步的改进方法，其特征在于：包括步骤如下：

步骤一：本地时钟的频偏计算，假设本地时钟与主时钟之间由于频偏η的影响，时钟相偏单调递增，即频偏η不变，构建时钟相偏与频偏的对时信息交换的时钟模型；一次对时中对时信息共进行N次交换，其中第k次对时信息交换的T_2,k与T_3,k均为本地时钟的本地时间，与均为主时钟的本地时间；忽略上层处理延时，物理层处理延时为定值d，信息由主时钟到本地时钟的网络传输延时为随机变量X_k，信息由本地时钟到主时钟的网络传输延时为随机变量Y_k；选择T_1,1为参考时间，即T_1,1为主时钟实际本地时间的零时刻；则与分别为主时钟实际本地时间与的相对时间；表示在时刻的参考时钟相位偏移，其中Φ^r代表本地时钟的实际相偏；本地时钟接收到第k次对时信息时的相对观测时间为T_2,k，发送第k次对时信息时的相对观测时间为T_3,k，有：

T2,k=T1,kr+d+Xk+(T1,kr-T1,1r+d+Xk)·η+Φr=(T1,k+d+Xk)(1+η)+Φ---(2.1)]]>

有

同理有T_3,k＝(T_4,k-d-Y_k)(1+η)+Φ

(2.2)

由式(2.1)，用T_2,N减去T_2,1可得：

T_2,N-T_2,1＝(T_1,N-T_1,1+X_N-X₁)(1+η)(2.3)

同理，根据式(2.2)可得：

T_3,N-T_3,1＝(T_4,N-T_4,1+Y₁-Y_N)(1+η)(2.4)

将第N个与第1个时间戳的差值分别定义为D₁＝T_1,N-T_1,1，D₂＝T_2,N-T_2,1，D₃＝T_3,N-T_3,1，D₄＝T_4,N-T_4,1，且第N次信息交换与第1次信息交换的网络传输差值定义为D_X＝X_N-X₁与D_Y＝Y_N-Y₁，则式(2.3)与(2.4)可分别改写为

D₂＝(D₁+D_X)(1+η)(2.5)

D₃＝(D₄-D_Y)(1+η)(2.6)

假设网络传输延时和为相互独立但同指数分布的随机变量，指数分布均值为λ，则D_X与D_Y为零均值的拉普拉斯随机变量，方差为2λ²；因此D_X与D_Y的联合概率密度函数为：

f(DX,DY)=(12λ)2e-1λ(|DX|+|DY|)---(2.7)]]>

式(2.5)与(2.6)描述的简化观测模型的似然函数为：

L(η,λ)=(12λ)2e-1λ(|D2-D1(1+η)1+η|+|D4(1+η)-D31+η|)---(2.8)]]>

令代入式(2.8)得：

L(η′,λ)=(12λ)2e-1λ(D2|η′-δ1|+D3|η′-δ2|)---(2.9)]]>

通过使式(2.8)的似然函数L(η′,λ)取得最大值，则可以得到η′的最大似然估计值，为

η′=argminη′(D2|η′-δ1|+D3|η′-δ2|)=argminη′Σi=12Ki|η′-δ(i)|=argminη′h(η′)---(2.10)]]>

式中为的从小到大顺序统计量，K_i为与δ_(i)对应的D₂或D₃，当δ₍₁₎＝δ₁时，K₁＝D₂，K₂＝D₃；当δ₍₁₎＝δ₂时，K₁＝D₃，K₂＝D₂；

解得本地时钟频偏η的最大似然估计值为：

ηMLE=1η′-1=2δ1+δ2-1=2D2D3D1D3+D2D4-1=2(T2,N-T2,1)(T3,N-T3,1)(T1,N-T1,1)(T3,N-T3,1)+(T2,N-T2,1)(T4,N-T4,1)-1---(2.11)]]>

步骤二：本地时钟的相偏计算，相偏计算时需要先对本地时钟的观测时间T_2,k、T_3,k(k＝1…N)进行频率补偿，得到修正后的时间T’_2,k、T’_3,k：

T′_2,k＝T_2,k-(T_1,k+d+X_k)η_MLE(3.1)

T′_3,k＝T_3,k-(T_4,k-d-Y_k)η_MLE(3.2)

由式(3.3)计算出N次对时每次的相偏Φ_k

Φ_k＝T′_2,k+T′_3,k-T_1,k-T_4,k(3.3)

计算N次对时相偏Φ_k的平均值作为相偏值Φ

Φ=1NΣ1NΦk---(3.4)]]>

步骤三：设本地时钟晶振固有频率为f，对其进行补偿后，实际频率f’为

f’＝f×(1+η_MLE)(2.12)

步骤四：设本地时钟此时输出时间为C_i(t)，对其进行补偿后，实际输出时间C’_i(t)为

C’_i(t)＝C_i(t)+Φ(3.5)。