CN115955286A

CN115955286A - 电力实时仿真中的通信时延校准方法、装置及相关设备

Info

Publication number: CN115955286A
Application number: CN202211071581.9A
Authority: CN
Inventors: 郭琦; 卢远宏; 郭海平; 郭天宇
Original assignee: CSG Electric Power Research Institute
Current assignee: CSG Electric Power Research Institute
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2023-04-11

Abstract

本申请公开了一种电力实时仿真中的通信时延校准方法、装置及设备，该方法包括：获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；基于所述通信时延序列，构建第二时延序列，所述第二时延序列包括所述通信时延序列中的多个局部最小值；基于所述第二时延序列确定临界值，并从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列；获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。本申请考虑了由于通信扰动产生数据包重发而导致的通信时间延时和抖动，一定程度上消除了通信时间延时和抖动的干扰，能够得到比较接近真实的通信时延。

Description

电力实时仿真中的通信时延校准方法、装置及相关设备

技术领域

本申请涉及电力仿真技术领域，更具体地说，是涉及一种电力实时仿真中的通信时延校准方法、装置及相关设备。

背景技术

近年来，为加速求解过程以实现非实时甚至实时的仿真计算，电力系统的仿真计算越来越多地依靠计算硬件系统的强大算力。由于计算硬件系统有充足的计算资源和存储资源，较以往多采用的单一计算机有着明显的优势。随着区域电网的互联，电力系统规模不断扩大，加之大规模新能源等快速响应电力电子设备的广泛使用，使得电力系统仿真计算的规模和运算复杂程度日益复杂，电力系统仿真计算过程中各分布式的运算子单元(任务)间的数据交互愈发频繁。

为确保各运算子单元的时间同步，通常由同步源等间隔地发出一时间校准信号，各仿真核接收到该信号后立刻发送回复信号至同步源，以此进行进一步的时间校准。理论上来说，一旦通信链路固定下来后，同步源与仿真核之间的通信时延是固定不变的。然而，虑及通信抖动等因素，同步源与仿真核之间每次通信的时延不一定是相同的。因此，为保证大规模实时仿真并行计算的时间同步精度，对于通信时延进行校准显得非常重要。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电力实时仿真中的通信时延校准方法、装置及相关设备，以实现对通信时延的校准。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种电力实时仿真中的通信时延校准方法，包括：

获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

基于所述通信时延序列，构建第二时延序列，所述第二时延序列包括所述通信时延序列中的多个局部最小值；

基于所述第二时延序列确定临界值，并从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列；

获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

优选地，所述获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列的过程，包括：

获取同步源的收发时间差，得到多个时间差值，所述收发时间差为同步源发送出同步信号的第一时刻与接收到由仿真核返回的同步信号的第二时刻之间的时间差，且所述第一时刻和所述第二时刻均在距离当前时刻K秒以内，K为预设的数值；

将各时间差值除以2，得到多个通信时延；

基于各通信时延对应的第一时刻，对所述多个通信时延进行时间排序，得到所述通信时延序列。

优选地，K的值为1。

优选地，基于所述通信时延序列，构建第二时延序列的过程，包括：

以所述通信时延序列的第一个元素作为起点，利用预设大小的滑动窗口以预设步长在所述通信时延序列中滑动，得到多个通信时延子序列；

对每一通信时延子序列取最小值，得到多个局部最小值，并利用所述多个局部最小值构建所述第二时延序列。

优选地，所述预设大小为3。

优选地，所述预设步长为1。

优选地，所述基于所述第二时延序列确定临界值的过程，包括：

获取所述第二时延序列中的各元素的均值；

利用所述均值乘以预设系数，得到所述临界值。

本申请第二方面提供了一种电力实时仿真中的通信时延校准装置，包括：

通信时延获取单元，用于获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

局部数据获取单元，用于基于所述通信时延序列，构建第二时延序列，所述第二时延序列包括多个所述通信时延序列中的局部最小值；

时延数据筛选单元，用于基于所述第二时延序列确定临界值，并从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列；

通信时延确定单元，用于获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

本申请第三方面提供了一种电力实时仿真中的通信时延校准设备，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现上述的电力实时仿真中的通信时延校准方法的各个步骤。

本申请第四方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述的电力实时仿真中的通信时延校准方法的各个步骤。

经由上述的技术方案可知，本申请首先获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列。所述通信时延反映了通信通道最近的工作情况。然后，基于所述通信时延序列，构建第二时延序列。其中，所述第二时延序列包括所述通信时延序列中的多个局部最小值。由于存在通信扰动时，通信时延只会变大而非变小，因此，基于所述第二时延序列中的各通信时延，可以确定临界值，所述临界值可以用于剔除通信时延异常，即从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列。最后，获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。本申请考虑了由于通信扰动产生数据包重发而导致的通信时间延时和抖动，一定程度上消除了通信时间延时和抖动的干扰，能够得到比较接近真实的通信时延。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的电力实时仿真中的通信时延校准方法的示意图；

图2为本申请实施例公开的同步源与各仿真核的同步信号发送示意图；

图3为本申请实施例公开的信号发送间隔及通信时延的示意图；

图4为本申请实施例公开的通信时延序列的示意图；

图5为本申请实施例公开的对通信时延进行处理的示意图；

图6为本申请实施例公开的电力实时仿真中的通信时延校准装置的示意图；

图7为本申请实施例公开的电力实时仿真中的通信时延校准设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面介绍本申请实施例提供的电力实时仿真中的通信时延校准方法。请参阅图1，本申请实施例提供的电力实时仿真中的通信时延校准方法可以包括如下步骤：

步骤S101，获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列。

请参阅图2，为确保各运算子单元的时间同步，通常由同步源等间隔地发出一同步信号，该同步信号用于校准信号，其可以是上升沿信号，各仿真核接收到该信号后立刻发送回复信号至同步源。

示例性地，请参阅图3，同步源等间隔发出上升沿信号的时刻分别是t1、t2、t3等，以仿真核1为例，其收到同步源发出的上升沿信号的时刻分别为t11、t12、t13。其中，由于同步源无法直接得知仿真核接收到上升沿信号的时间信息，可以利用同步源接收到由仿真核1返回的上升沿信号的时间信息，来推算得到仿真核收到上升沿信号的时刻，例如，假设往返时间一致，可以将同步源的收发时间除以2得到时间间隔Δt₁₁、Δt₁₂、Δt₁₃等，该时间间隔即通信时延，该通信时延序列可以表示为：

A＝{Δt_1i，i＝1，2，...，N}

一般来说，网络设计为独占式，每个仿真核与同步源享有独占的通信通道，所以通信时延会比较稳定，也就是各通信时延Δt₁₁、Δt₁₂、Δt₁₃等之间相差非常小。

虽然网络已经是独占式，不会受到与其他仿真核的干扰，但是如果通信介质等受到干扰，可能会产生通信失败，进而出现重发等现象，导致Δt₁₁、Δt₁₂、Δt₁₃等并不完全一致，理论上，大部分Δt₁₁、Δt₁₂、Δt₁₃时间为恒定值，偶尔会出现一个约1.5倍(双向共重发1次)、约2倍(双向共重发2次)、约2.5倍(双向共重发3次)等的数值，步骤S102至步骤S104考虑在含有重发产生的尖峰的波形中识别并滤除尖峰抖动，最终得到接近真实的精确时延。

考虑反映通信通道最近的情况，需要截取最近一段时间的通信时延，如，最近1秒以内的通信时延，并将这些通信时延按照发生的时刻进行排序，得到通信时延序列。

步骤S102，基于通信时延序列，构建第二时延序列。

其中，该第二时延序列包括通信时延序列中的多个局部最小值。示例性地，可以将该通信时延序列划分成多个子序列，这些子序列之间可以存在部分重合，然后在每一子序列中提取最小值，最后由这些最小值构成第二时延序列。

步骤S103，基于第二时延序列确定临界值，并从第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列。

存在网络干扰时，会出现通信错误而发生数据包重传，从而会导致通信时延变大，即出现通信时延异常。由于第二时延序列包括通信时延序列中的多个局部最小值，可以基于这些局部最小值计算出一个合适的临界值，并利用该临界值剔除掉异常的通信时延。

步骤S104，获取第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

本申请首先获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列。所述通信时延反映了通信通道最近的工作情况。然后，基于所述通信时延序列，构建第二时延序列。其中，所述第二时延序列包括所述通信时延序列中的多个局部最小值。由于存在通信扰动时，通信时延只会变大而非变小，因此，基于所述第二时延序列中的各通信时延，可以确定临界值，所述临界值可以用于剔除通信时延异常，即从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列。最后，获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。本申请考虑了由于通信扰动产生数据包重发而导致的通信时间延时和抖动，一定程度上消除了通信时间延时和抖动的干扰，能够得到比较接近真实的通信时延。

在本申请的一些实施例中，上述步骤S101获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列的过程，可以包括：

S1，获取同步源的收发时间差，得到多个时间差值。

其中，该收发时间差为同步源发送出同步信号的第一时刻与接收到由仿真核返回的同步信号的第二时刻之间的时间差，此外，第一时刻和第二时刻均在距离当前时刻K秒以内，以此保证所得到的收发时间差为最近K秒内产生的数据，反映了通信通道在最近K秒内的通信状况。K为预设的数值，例如，1、1.5、2等等，具体取决于需要考虑多长历史时段的通信状况。

由于在K秒内可以发生多次同步信号的发送及返回，因此，可以得到多个收发时间差，由这些收发时间差的值构成多个时间差值。

S2，将各时间差值除以2，得到多个通信时延Δt_1i。

由于时间差值包含同步源发送同步信号的时间以及仿真核返回同步信号的时间，在假设通信通道往返的通信时间一致的前提下，可以认为时间差值的一半就是通信时延。

S3，基于各通信时延对应的第一时刻，对该多个通信时延进行时间排序，得到通信时延序列。

由于第一时刻为通信时延中同步信号发出的时刻，依据该第一时刻对通信时延进行时间排序，可以得到时间顺序的通信时延序列A＝{Δt_1i，i＝1，2，...，B}如图4所示。

在本申请的一些实施例中，上述K的值为1，即考虑最近1秒内的通信时延的情况。

在本申请的一些实施例中，上述步骤S102基于通信时延序列，构建第二时延序列的过程，可以包括：

S1，以该通信时延序列的第一个元素作为起点，利用预设大小的滑动窗口以预设步长在该通信时延序列中滑动，得到多个通信时延子序列。

示例性地，请参阅图5，假设通信时延序列包含N个元素，滑动窗口的大小为M，该预设步长为1，那么，利用该滑动窗口在该通信时延序列中滑动，可以得到N-(M-1)个通信时延子序列。

S2，对每一通信时延子序列取最小值，得到多个局部最小值。

具体地，对一通信时延子序列中的元素(通信时延)进行比较，得到该通信时延子序列的最小通信时延，N-(M-1)个通信时延子序列总共可以得到N-(M-1)个局部最小值。

S3，利用这些局部最小值构建第二时延序列A_min。

根据测试统计数据，连续出现x次重传(一般x＝3，如果网络干扰严重，连续重传次数多，可以取更大的数，比最大连续重传次数大1即可)的概率近乎为0。

基于此，在本申请的一些实施例中，5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设大小为3。

在本申请的一些实施例中，上述步骤S103基于第二时延序列确定临界值的过程，可以包括：

S1，获取第二时延序列中的各元素的均值。

即对A_min中的各元素取均值，得到

S2，利用均值乘以预设系数，得到临界值：

在本申请的一些实施例中，该预设系数k可以是1.25。

下面对本申请实施例提供的电力实时仿真中的通信时延校准装置进行描述，下文描述的电力实时仿真中的通信时延校准装置与上文描述的电力实时仿真中的通信时延校准方法可相互对应参照。

请参见图6，本申请实施例提供的电力实时仿真中的通信时延校准装置，可以包括：

通信时延获取单元21，用于获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

局部数据获取单元22，用于基于所述通信时延序列，构建第二时延序列，所述第二时延序列包括多个所述通信时延序列中的局部最小值；

时延数据筛选单元23，用于基于所述第二时延序列确定临界值，并从所述第二时延序列中筛选出小于临界值的元素，得到第三时延序列；

通信时延确定单元24，用于获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

在本申请的一些实施例中，通信时延获取单元21获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列的过程，可以包括：

将各时间差值除以2，得到多个通信时延；

在本申请的一些实施例中，K的值可以为1。

在本申请的一些实施例中，局部数据获取单元22基于所述通信时延序列，构建第二时延序列的过程，可以包括：

在本申请的一些实施例中，所述预设大小可以为3。

在本申请的一些实施例中，所述预设步长可以为1。

在本申请的一些实施例中，时延数据筛选单元23基于所述第二时延序列确定临界值的过程，可以包括：

获取所述第二时延序列中的各元素的均值；

利用所述均值乘以预设系数，得到所述临界值。

本申请实施例提供的电力实时仿真中的通信时延校准装置可应用于电力实时仿真中的通信时延校准设备，如计算机等。可选的，图7示出了电力实时仿真中的通信时延校准设备的硬件结构框图，参照图7，电力实时仿真中的通信时延校准设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器31，至少一个通信接口32，至少一个存储器33和至少一个通信总线34。

在本申请实施例中，处理器31、通信接口32、存储器33、通信总线34的数量为至少一个，且处理器31、通信接口32、存储器33通过通信总线34完成相互间的通信；

处理器31可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路等；

存储器33可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；

其中，存储器33存储有程序，处理器31可调用存储器33存储的程序，所述程序用于：

获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：

获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。

综上所述：

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电力实时仿真中的通信时延校准方法，其特征在于，包括：

获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列；

获取所述第三时延序列的均值，得到目标通信时延。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取距离当前时刻最近的、预设长度的通信时延序列的过程，包括：

将各时间差值除以2，得到多个通信时延；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，K的值为1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述通信时延序列，构建第二时延序列的过程，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设大小为3。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设步长为1。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二时延序列确定临界值的过程，包括：

获取所述第二时延序列中的各元素的均值；

利用所述均值乘以预设系数，得到所述临界值。

8.一种电力实时仿真中的通信时延校准装置，其特征在于，包括：

9.一种电力实时仿真中的通信时延校准设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1～7中任一项所述的电力实时仿真中的通信时延校准方法的各个步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～7中任一项所述的电力实时仿真中的通信时延校准方法的各个步骤。