CN114157377B - 一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端 - Google Patents

一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力系统时间同步技术领域，公开了一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端。本发明的配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移，并进一步计算时钟瞬时不对称补偿偏移，通过对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿，通过对得到的时钟偏移、固定偏移和时钟偏移补偿计算总时钟偏移值，再根据所述总时钟偏移值校正配电终端的从时钟与服务器的主时钟同步；本发明提高了基于PTP协议进行对时的精度，解决了配电终端的高精度时钟同步的技术问题。

Description

一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端
技术领域
本发明涉及电力系统时间同步技术领域，尤其涉及一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端。
背景技术
馈线自动化技术是配电自动化系统的重要组成部分，其仅通过配电终端间的故障信息交互即可完成配电网的自愈功能。这种技术往往需要各配电终端具备较高的时间精度，一般要达到10us左右，有些可能要求达到0.1us。
传统的时钟同步技术一般采用网络协议NTP，该技术可以提供1-50ms的对时精度。相比于NTP，IEEE1588协议(即PTP协议)可以达到更高的时钟同步精度。如何在智能配电网中引进IEEE1588对时技术以及如何使得配电终端的对时精度得到进一步提高成为当下的研究重点。
发明内容
本发明提供了一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端，解决了配电终端的高精度时钟同步的技术问题。
本发明第一方面提供一种配电终端实时时钟同步方法，所述配电终端具有从时钟，所述配电终端连接至具有主时钟的服务器，所述方法包括：
配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息；
所述配电终端根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移；
所述配电终端根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿；
所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值；
所述配电终端根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息，包括：
所述配电终端接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟在所述配电终端处接收所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
所述配电终端向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，包括：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟，包括：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure BDA0003384275460000031
式中，qfn(x)表示第x次报文传输时的归一化的正向排队延迟，qf(x)为第x次报文传输时的差分正向排队延迟，qf,min(x)表示值最小的正向样本，qrn(x)表示第x次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，qr(x)表示第x次报文传输时的差分逆向排队延迟，qr,min(x)表示值最小的逆向样本。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，包括：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure BDA0003384275460000032
式中，δ3(x)表示第x次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值，包括：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure BDA0003384275460000033
其中
Figure BDA0003384275460000034
式中，δ(x)表示第x次报文传输时的总时钟偏移值，δ1(x)为第x次报文传输时的时钟偏移，δ2(x)为第x次报文传输时的固定偏移，
Figure BDA0003384275460000035
为第x次报文传输时的时钟偏移补偿，
Figure BDA0003384275460000036
为第x-1次报文传输时的时钟偏移补偿，β为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
本发明第二方面提供一种配电终端，所述配电终端通过通信设备连接具有主时钟的服务器，所述配电终端包括从时钟以及处理器；
所述处理器被设置成：
与所述服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息；
根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移；
根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿；
根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值；
根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步.
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，当与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息时，所述处理器被具体设置成：
接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟接收到的所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，当计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，当根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure BDA0003384275460000051
式中，qfn(x)表示第x次报文传输时的归一化的正向排队延迟，qf(x)为第x次报文传输时的差分正向排队延迟，qf,min(x)表示值最小的正向样本，qrn(x)表示第x次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，qr(x)表示第x次报文传输时的差分逆向排队延迟，qr,min(x)表示值最小的逆向样本。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，当根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure BDA0003384275460000052
式中，δ3(x)表示第x次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，当根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值时，所述处理器被具体设置成：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure BDA0003384275460000053
其中
Figure BDA0003384275460000061
式中，δ(x)表示第x次报文传输时的总时钟偏移值，δ1(x)为第x次报文传输时的时钟偏移，δ2(x)为第x次报文传输时的固定偏移，
Figure BDA0003384275460000062
为第x次报文传输时的时钟偏移补偿，/>
Figure BDA0003384275460000063
为第x-1次报文传输时的时钟偏移补偿，β为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
本发明第三方面提供一种配电终端实时时钟同步系统，包括具有主时钟的服务器以及如上任一项能够实现的方式所述的配电终端。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明实施例中，配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移，并进一步计算时钟瞬时不对称补偿偏移，通过对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿，通过对得到的时钟偏移、固定偏移和时钟偏移补偿计算总时钟偏移值，再根据所述总时钟偏移值校正配电终端的从时钟与服务器的主时钟同步；本发明提高了基于PTP协议进行对时的精度，解决了配电终端的高精度时钟同步的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种智能卡测试平台的自动调度方法的流程图；
图2为本发明一个可选实施例提供的PTP协议主时钟和从时钟节点的同步过程示意图。
图3为本发明一个可选实施例提供的基于同步系统偏差分析的时钟同步过程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种配电终端实时时钟同步方法、同步系统及配电终端，用于解决配电终端的高精度时钟同步的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种配电终端实时时钟同步方法。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种配电终端实时时钟同步方法的流程图。
其中，该配电终端具有从时钟，所述配电终端连接至具有主时钟的服务器。该服务器可以通过路由器和交换机连接多个配电终端，从而组成配电网络拓扑结构。服务器作为主站节点，为需要对时的客户节点即配电终端发送相关对时报文，客户节点则周期性地与服务器节点进行对时报文交互。PTP对时报文需要封装成UDP/IP包之后才可以在网络中进行传输。
本发明实施例提供的一种配电终端实时时钟同步方法，包括步骤S1-S5。
步骤S1，配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息。
在一种能够实现的方式中，所述配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息，包括：
所述配电终端接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟在所述配电终端处接收所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
所述配电终端向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
本发明实施例定义了4种报文格式，分别是同步信息报文(Sync报文)、附加信息报文(FollowUp报文)、延迟请求报文(DelayReq报文)和延迟响应报文(DelayResp报文)。通过该4钟类型报文的交互，可以得到该第一时间戳、第二时间戳、第三时间戳和第四时间戳。Sync报文是主时钟定时发送的周期性报文，其中包含该报文的预计发送时间，其发送间隔一般为2s，间隔太短会使网络负担严重，间隔太长会影响同步精度。由于时间发送的精确时间不可能与预计的时间完全相同，所以进一步定义FollowUp报文来解决该问题。FollowUp报文中包含了Sync报文实际发送的精确时间，即第一时间戳。
步骤S2，所述配电终端根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移。
如图2所示，PTP协议主时钟和从时钟节点的同步过程主要包含两个阶段：计算时钟偏移阶段和计算线路延迟阶段。时钟偏移表示主从式中节点的时钟偏差，由于受到网络延迟，尤其是数据报文的递交延迟的影响，一次传送同步报文计算的时钟偏移并不准确，还需计算线路延迟加以修正。
具体地，设第一时间戳为Tm1，从时钟在所述配电终端处接收所述同步信息报文的时间戳(即第二时间戳)为Ts1，此时可得到下式：
Ts1-Toffset-Tdelay＝Tm1
式中，Toffset表示时钟偏移，Tdelay表示线路延迟；
为了准确算出时钟偏移和线路延迟，配电终端在接收Sync报文后会随机延迟一段时间后向主时钟发出一个延迟请求报文，得到下式：
Ts2-Toffset+Tdelay＝Tm2
式中，Ts2为第三时间戳，Tm2为第四时间戳；
整理得到：
Figure BDA0003384275460000081
Figure BDA0003384275460000082
根据同步系统偏差分析，同步瞬间偏差较大的原因是由于线路延时计算不准确造成的，由此对线路延时计算原理进行分析，其过程如下：在PTP同步过程中，延迟请求报文并不是当从时钟收到附加信息报文时立刻发出，而是延时了一段时间再发出，其过程如图3所示。将这段时间记为Tsq，将主时钟在该段时间内的本地计时值记为Tmq，可以推出：
Figure BDA0003384275460000091
综合可得，第x次同步时的时钟偏移Toffset,x为：
Figure BDA0003384275460000092
式中，Ts1x为第x次同步时的第二时间戳，Tm1x为第x次同步时的第一时间戳，Tm2x为第x次同步时的第四时间戳，Ts2x为第x次同步时的第三时间戳。
以上得到的时间延迟和时间偏移值的前提条件是主时钟到从时钟和从时钟到主时钟之间的路径对称，即报文的传输延迟Delay在不同传输方向上是相同的。但这是一种理想情况，在网络上有较大的负载的情形下，这种假设很难保证。为了解决路径不对称，提高时钟同步精度的问题，本发明实施例继续执行步骤S3，以计算时钟偏移补偿。
步骤S3，所述配电终端根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿。
在一种能够实现的方式中，所述计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，包括：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟。
其中，设定广义时钟偏移方程为：
m(t)＝αs(t)+δ
式中，m(t)表示广义时钟偏移方程，α代表歪斜程度系数，δ代表从时钟的时间偏移。
在PTP信息交换过程中会产生固定的物理链路延迟和可变排队延迟，通过该广义时钟偏移方程，可以得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳为：
Figure BDA0003384275460000101
式中，df、qf分别为正向物理链路延迟和正向排队延迟，dr、qr分别为逆向物理链路延迟和逆向排队延迟。
在一种能够实现的方式中，所述根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟，包括：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure BDA0003384275460000102
式中，qfn(x)表示第x次报文传输时的归一化的正向排队延迟，qf(x)为第x次报文传输时的差分正向排队延迟，qf,min(x)表示值最小的正向样本，qrn(x)表示第x次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，qr(x)表示第x次报文传输时的差分逆向排队延迟，qr,min(x)表示值最小的逆向样本。
在一种能够实现的方式中，所述根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，包括：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure BDA0003384275460000103
式中，δ3(x)表示第x次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移。
步骤S4，所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值。
步骤S5，所述配电终端根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步。
在一种能够实现的方式中，所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值，包括：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure BDA0003384275460000111
其中
Figure BDA0003384275460000112
式中，δ(x)表示第x次报文传输时的总时钟偏移值，δ1(x)为第x次报文传输时的时钟偏移，δ2(x)为第x次报文传输时的固定偏移，
Figure BDA0003384275460000113
为第x次报文传输时的时钟偏移补偿，
Figure BDA0003384275460000114
为第x-1次报文传输时的时钟偏移补偿，β为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
其中，β的设定值可以根据下列方式确定：
通过设定样本容量以及歪斜程度系数，分析在β取值不同时得到的配电终端的时间偏差和时延，并进行记录，当检测到时间偏差和时延小于记录值时，取得β值。
其中，结合所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳的表达式可得到：
δ1(x)＝Tm1(x)+Tm2(x)-α(x)[Ts1(x)+Ts2(x)]
δ2(x)＝df-dr
式中，Tm1(x)为第x次报文传输时的第一时间戳，Tm2(x)为第x次报文传输时的第四时间戳，α(x)为对应第x次报文传输时的歪斜程度系数，Ts1(x)为第x次报文传输时的第二时间戳，Ts2(x)为第x次报文传输时的第三时间戳。
本发明还提供了一种配电终端，所述配电终端通过通信设备连接具有主时钟的服务器。
本发明实施例提供的一种配电终端包括从时钟以及处理器；
所述处理器被设置成：
与所述服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息；
根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移；
根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿；
根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值；
根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步.
在一种能够实现的方式中，当与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息时，所述处理器被具体设置成：
接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟接收到的所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
在一种能够实现的方式中，当计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟。
在一种能够实现的方式中，当根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure BDA0003384275460000131
式中，qfn(x)表示第x次报文传输时的归一化的正向排队延迟，qf(x)为第x次报文传输时的差分正向排队延迟，qf,min(x)表示值最小的正向样本，qrn(x)表示第x次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，qr(x)表示第x次报文传输时的差分逆向排队延迟，qr,min(x)表示值最小的逆向样本。
在一种能够实现的方式中，当根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure BDA0003384275460000132
式中，δ3(x)表示第x次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移。
在一种能够实现的方式中，当根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值时，所述处理器被具体设置成：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure BDA0003384275460000133
其中
Figure BDA0003384275460000134
式中，δ(x)表示第x次报文传输时的总时钟偏移值，δ1(x)为第x次报文传输时的时钟偏移，δ2(x)为第x次报文传输时的固定偏移，
Figure BDA0003384275460000135
为第x次报文传输时的时钟偏移补偿，
Figure BDA0003384275460000141
为第x-1次报文传输时的时钟偏移补偿，β为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
本发明还提供一种配电终端实时时钟同步系统，包括具有主时钟的服务器以及如上任一项能够实现的方式所述的配电终端。
本发明上述实施例的配电终端和其处理器的具体执行过程和效果，可以参考上述实施例中的配电终端实时时钟同步方法，为陈述简洁，在此不再赘述。
传统的配电终端现场的精确时间估算是基于网络的物理传播时间前后向时延是相等的这一假设，但在现实生活中，由于网络交换机路由器等设备的影响，两者经历的时间时延缺失不同的。由此需要对主从时钟间误差不对称的方法进行改进。本发明上述实施例，通过总时钟偏移值来进行时间偏移和延迟的计算。总时钟偏移值由原有偏移、固定偏移和补偿偏移三部分组成，而原有偏移与固定偏移值通过系统对称性假设和PTP协议得到，补偿偏移则采用上述的改进算法得到，通过与传统方式相比，本发明实施例的方法，对路径时延和时钟偏移都产生了较优的效果，提高了通过IEEE1588协议进行对时的精度，有望到达us和ns级别的对时精度，对配电网故障实时监测提供了良好的保障。本发明实施例的方法，对复杂配电网也可以得到较好的对时方案。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种配电终端实时时钟同步方法，其特征在于，所述配电终端具有从时钟，所述配电终端连接至具有主时钟的服务器，所述方法包括：
配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息；
所述配电终端根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移；
所述配电终端根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿；
所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值；
所述配电终端根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步；
所述计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，包括：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟；
所述根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟，包括：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure QLYQS_1
；
式中，
Figure QLYQS_3
表示第/>
Figure QLYQS_4
次报文传输时的归一化的正向排队延迟，/>
Figure QLYQS_6
为第/>
Figure QLYQS_8
次报文传输时的差分正向排队延迟，/>
Figure QLYQS_9
表示值最小的正向样本，/>
Figure QLYQS_10
表示第
Figure QLYQS_11
次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，/>
Figure QLYQS_2
表示第/>
Figure QLYQS_5
次报文传输时的差分逆向排队延迟，/>
Figure QLYQS_7
表示值最小的逆向样本；所述根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，包括：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure QLYQS_12
；
式中，
Figure QLYQS_13
表示第/>
Figure QLYQS_14
次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移；
所述配电终端根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值，包括：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure QLYQS_15
；
其中：
Figure QLYQS_16
；
式中，
Figure QLYQS_18
表示第/>
Figure QLYQS_20
次报文传输时的总时钟偏移值，/>
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次报文传输时的时钟偏移，/>
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次报文传输时的时钟偏移补偿，/>
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为第/>
Figure QLYQS_21
次报文传输时的时钟偏移补偿，/>
Figure QLYQS_23
为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
2.根据权利要求1所述的配电终端实时时钟同步方法，其特征在于，所述配电终端与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息，包括：
所述配电终端接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟在所述配电终端处接收所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
所述配电终端向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
所述配电终端将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
3.一种配电终端，其特征在于，所述配电终端通过通信设备连接具有主时钟的服务器，所述配电终端包括从时钟以及处理器；
所述处理器被设置成：
与所述服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息；
根据所述时间戳信息，基于系统对称性假设计算时钟偏移和固定偏移；
根据当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳，计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移，并对所述时钟瞬时不对称补偿偏移进行指数加权移动平均处理，得到当前报文的时钟偏移补偿；
根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值；
根据所述总时钟偏移值校正所述从时钟与所述主时钟同步；
当计算对应的归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据广义时钟偏移方程得到所述当前报文的主时钟的时间戳和从时钟的时间戳；
对所述主时钟的时间戳和从时钟的时间戳进行差分处理，得到当前报文的差分正向排队延迟和差分逆向排队延迟；
从各差分正向排队延迟中抽取容量为N的正向样本，并从所述正向样本中抽取值最小的正向样本，从各差分逆向排队延迟中抽取容量为N的逆向样本，并从所述逆向样本中抽取值最小的逆向样本；
根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟；
当根据当前报文的差分正向排队延迟和所述值最小的正向样本得到归一化的正向排队延迟，以及，根据当前报文的差分逆向排队延迟和所述值最小的逆向样本得到归一化的逆向排队延迟时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算所述归一化的正向排队延迟和所述归一化的逆向排队延迟：
Figure QLYQS_28
；
式中，
Figure QLYQS_30
表示第/>
Figure QLYQS_31
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为第/>
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次报文传输时的归一化的逆向排队延迟，/>
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次报文传输时的差分逆向排队延迟，/>
Figure QLYQS_34
表示值最小的逆向样本；
当根据所述归一化的正向排队延迟和归一化的逆向排队延迟，得到对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移时，所述处理器被具体设置成：
根据下式计算对应的当前报文的时钟瞬时不对称补偿偏移：
Figure QLYQS_39
；
式中，
Figure QLYQS_40
表示第/>
Figure QLYQS_41
次报文传输时的时钟瞬时不对称补偿偏移；
当根据所述时钟偏移、所述固定偏移和所述时钟偏移补偿计算总时钟偏移值时，所述处理器被具体设置成：
采用下式计算所述总时钟偏移值：
Figure QLYQS_42
；
其中：
Figure QLYQS_43
；
式中，
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表示第/>
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次报文传输时的总时钟偏移值，/>
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次报文传输时的时钟偏移补偿，/>
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为第/>
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次报文传输时的时钟偏移补偿，/>
Figure QLYQS_50
为权重，其是指数加权移动平均处理过程的一个超参数。
4.根据权利要求3所述的配电终端，其特征在于，当与服务器进行基于PTP协议的主从时钟对时报文交互，获取对应的时间戳信息时，所述处理器被具体设置成：
接收所述服务器发送的同步信息报文及附加信息报文，所述附加信息报文包括发送所述同步信息报文的时间；
将所述发送所述同步信息报文的时间记录为第一时间戳，将根据从时钟接收到的所述同步信息报文及附加信息报文的时间分别记录为第二时间戳和第三时间戳；
向所述服务器发送延迟请求报文，并接收所述服务器基于所述延迟请求报文反馈的延迟响应报文，所述延迟响应报文包括发送所述附加信息报文的时间；
将所述发送所述附加信息报文的时间记录为第四时间戳。
5.一种配电终端实时时钟同步系统，其特征在于，包括具有主时钟的服务器以及如权利要求3或4所述的配电终端。
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