[发明专利]一种高精度同步时钟产生方法

说明书

本发明公开一种高精度同步时钟产生方法，步骤包括：S1.构建卫星时钟和晶振时钟之间偏差的拟线性关系，并使用偏最小二乘回归进行建模，得到卫星时钟和晶振时钟之间的偏差模型；S2.实时获取卫星时钟、晶振时钟的数据，对实时获取的数据使用偏差模型进行实时估计，得到晶振时钟的误差估计值，并对偏差模型进行更新；S3.根据步骤S2实时得到的晶振时钟的误差估计值产生所需的同步时钟。本发明能够实时产生高精度、高稳定的同步时钟。

技术领域

本发明涉及电力系统时钟同步技术领域，尤其涉及一种适用于电力系统中的高精度同步时钟产生方法。

背景技术

随着现代导航、定位和授时技术的全面发展，时间的精确应用已经从军工行业向民用基础领域拓展，虽然卫星导航系统有着良好的授时精度和广域的同步性能，但受到星历误差、卫星钟差、接收机误差等因素的影响，失效时误差达到几十甚至上百微秒，而电力系统规模逐步扩大的过程中，对电网自动化同步时间的精度要求越来越高，在相量测量单元(PMU)中对时间精度的要求达到了微秒级，行波测距与行波保护对时间精度的要求高达纳秒级，电力系统中高精度时间同步技术受到了广泛关注。

目前电力系统中主要采用以下几种方式产生同步时钟：

1)使用卫星时钟结合晶振时钟产生同步时钟，即依据晶振信号累计误差大和卫星信号随机误差小的特点进行授时，采用卫星信号在线修正晶振信号的累计误差；

2)使用北斗卫星与GPS互为备用的授时方案，以提高同步时钟在某一种卫星信号失效后的稳定度；

3)利用现场可编程门阵列(FPGA)对卫星时钟信号进行监测，在卫星时钟非正常工作时改用恒温晶振授时，产生精度为1～3μs的同步时钟。

上述同步时钟产生方法可以产生较为精确的同步时钟，但各类方法均具有一定的缺陷，存在实时性不够、补偿方案复杂、样本数据异常处理或是误差模型的稳健性差等多种问题。为提高卫星时钟的稳定可靠性，有从业者提出增加数字锁相环改善卫星信号跟踪性能，利用恒温晶振提高卫星时钟授时的稳定度与精确度，但是该类方式，在卫星时钟失效时无法保证时钟精度，且基于锁相环控制仍然存在实时性较差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、精度及稳定性高、实时性好且灵活的高精度同步时钟产生方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高精度同步时钟产生方法，步骤包括：

S1.构建卫星时钟和晶振时钟之间偏差的拟线性关系，并使用偏最小二乘回归(Partial Least-Squares Regression,PLS)进行建模，得到卫星时钟和晶振时钟之间的偏差模型；

S2.实时获取卫星时钟、晶振时钟的数据，对实时获取的数据使用所述偏差模型进行实时估计，得到晶振时钟的误差估计值，并对所述偏差模型进行更新；

S3.根据步骤S2实时得到的所述晶振时钟的误差估计值产生所需的同步时钟。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中通过先构建卫星时钟与晶振时钟之间的非线性偏差方程，再将构建的所述非线性偏差方程转换为拟线性关系，得到卫星时钟和晶振时钟之间偏差的拟线性关系。

作为本发明的进一步改进，所述卫星时钟与晶振时钟之间的非线性偏差方程为：

y＝a+bk+ck²+ε_k (k∈N)

其中，y为卫星秒时钟与晶振秒时钟两者的偏差，a为初始偏差，d为每个晶振秒时钟间的漂移率，R为第1个秒时钟与UTC时钟的漂移，a+bk+ck²为第k个时刻晶振秒时钟的累计误差，ε_k为第k个时刻卫星秒时钟的随机误差；