CN118330396B - 一种变电站同步时钟便携式校验仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变电站同步时钟便携式校验仪，涉及电力系统时钟同步领域，本申请中，测试模块用于通过本振信号输出段落式测试信号到待测设备并接收返回波形；分析模块内设置有校验模型用于对待测设备的返回波形进行时钟同步校验；其中，校验模型自适应调整待测设备输出波形图像并判断时钟相位的对齐度，包括：通过参考输出波形图像与待测设备输出波形图像的波形电平上下沿起止位置和/或间隔在同一时间表尺下的对齐度进行分析时钟相位是否对齐。本申请校验时钟同步准确性，实现了对线路故障的检测、对相量和功角动态监测、提高在电网事故中分析和判断故障的准确率，提高了在电网运行中控制机组和电网参数校验的准确性。

Description

一种变电站同步时钟便携式校验仪

技术领域

本申请涉及电力系统时钟同步领域，具体涉及一种变电站同步时钟便携式校验仪。

背景技术

在变电站系统中，对时间同步的要求是：继电保护装置、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统和生产信息管理系统要基于统一的时间基准运行。通过满足同步采样、系统的稳定性判别、线路故障及逆行那个具体的定位、故障录波、故障进行分析以及故障反演时间一致性的要求，从而提高电网系统运行的效率。

参考从服务器的时钟同步标准架构，可能存在的问题如下：

在GPS和北斗卫星授时系统中，由于硬件差异，使得站内、站与站之间的时间不能统一。在运行的过程中，时间接收系统之间不能相互通用，这就会造成内部之间的运行不能准确备份，难以保障整个系统运行的可靠性。

为防止时间抖动影响数据传递的准确性，保证时钟相位的一致性，同时考虑变电站的工作环境，因此亟需一种便携式设备进行时钟同步的校验。

发明内容

本申请一种变电站同步时钟便携式校验仪，解决现有技术的问题。

第一方面，本申请提供一种变电站同步时钟便携式校验仪，包括：测试模块和分析模块，测试模块用于通过本振信号输出段落式测试信号到待测设备并接收返回波形；分析模块内设置有校验模型用于对待测设备的返回波形进行时钟同步校验；

其中，所述校验模型自适应调整待测设备输出波形图像并判断时钟相位的对齐度，包括：通过参考输出波形图像与待测设备输出波形图像的波形电平上下沿起止位置和/或间隔在同一时间表尺下的对齐度进行分析时钟相位是否对齐。

优选的，还包括存储模块，所述存储模块与分析模块数据通信，所述存储模块发送测试模块历史记录中已校验对齐时钟相位的输出波形图像，接收所述待测设备输出波形图像。

优选的，当所述测试模块处于通过本振信号输出段落式测试信号状态时，包括：所述测试模块对输出的段落式测试信号的一个字节每八个电压脉冲下发一次激励。

优选的，所述分析模块用于对接收到的电压脉冲波形基于测试模块下发的每次激励触发位置进行分段对比参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像；具体用于：

其中，所述测试模块缓存中已校验对齐时钟相位的历史输出波形图像作为参考输出波形图像，所述校验模型依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为参考输出波形图片，对多个参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码；

同步对应激励触发位置切片待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片，向量化编码待测设备的输出波形图片，基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；

其中，召回的多个参考输出波形图片包括来自同一参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同参考输出波形图像的多个参考输出波形图片；

按照与输出波形图片的对应关系对多个参考输出波形图片排序，合并参考输出波形图片，识别待测设备的输出波形图片和参考输出波形图片；

识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对两个图像中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致，如一致，则校验为时钟同步准确。

优选的，所述分析模块还用于分析当所述比对两个图像中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并按照时间顺序拟合多个对应位置点位的坐标差值的函数关系，并判断是否存在数学函数关系，如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确，如不存在数学函数关系，召回与待测设备的输出波形图片相似度次高参考输出波形图片，重新校验坐标值。

优选的，还包括电子校准件模块，所述电子校准件模块用于根据接入待测设备的不同类型输出数据信号进行电子校准测试模块的输出信号，所述电子校准件用于校准所述测试模块输出端口的S参数，还用于检测所述测试模块端口的具体链接状态，包括检测出VNA 端口和Ecal 端口的连接状态。

优选的，还包括无线模块，所述无线模块用于无线接收和上传测试模块历史记录中的多待测设备的输出波形图像和；

当所述参考输出波形图片与待测设备的输出波形图片的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，逐一单独比对待测设备的输出波形图片与缓存中的多张待测设备的输出波形图像之间的余弦相似度，且余弦相似度最高值大于相似度阈值时，直接对待测设备的输出波形图片判定为余弦相似度最高值对应的缓存中历史待测设备输出波形图像的同一时钟同步结论。

优选的，所述无线模块还用于连接远程线上主机，所述远程线上主机存储有所有历史记录中的多待测设备的输出波形图像，包括已校验对齐时钟相位的历史待测设备输出波形图像和时钟同步不准确的历史待测设备输出波形图像；

当逐一单独比对后的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，所述无线模块发送当前待测设备的输出波形图像和测试模块的相关下发激励数据至远程线上主机，所述远程线上主机装载有校验模型，远程线上主机的校验模型用于运用远程线上主机的算力对接收到的电压脉冲波形基于测试模块下发的每次激励触发位置进行分段对比线上参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像，所述远程线上主机的线上参考输出波形图像包括所有的已校验对齐时钟相位的历史待测设备输出波形图像；

远程线上主机的校验模型用于所述分段对比具体包括：

其中，所述远程线上主机的校验模型依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个线上参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为线上参考输出波形图片，对多个线上参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码；

同步对应激励触发位置切片当前待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片，向量化编码待测设备的输出波形图片，基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个线上参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的线上参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；其中，召回的多个线上参考输出波形图片包括来自同一线上参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同线上参考输出波形图像的多个线上参考输出波形图片；按照与输出波形图片的对应关系对多个线上参考输出波形图片排序，合并所述线上参考输出波形图片，识别当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片；识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致，如一致，则校验为时钟同步准确；如不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并判断是否存在数学函数关系，如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确，如不存在数学函数关系，则报错并介入人工检查。

本申请校验时钟同步准确性，实现了对线路故障的检测、对相量和功角动态监测、提高在电网事故中分析和判断故障的准确率，提高了在电网运行中控制机组和电网参数校验的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：

图1为本申请一示例性实施例1提供的基于一种变电站同步时钟便携式校验仪设备的方法流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

现有技术中，在电力系统的运用中，由于硬件差异，使得站内、站与站之间的时间不能统一，难以保障整个系统运行的可靠性。因此电力系统的设备更新要逐渐扩展到发电厂、变电站控制中心、调度中心等，加强时间同步技术，并且要基于不同的授时源建立时间同步，而且要互为热备用。

现代的时钟同步采用电子钟，有可能出现的误差是：初始值设备的不够准确；石英晶体振荡频率误差及其频率振荡的温度漂移和老化漂移；电路中电容量的变化等。

因此要对这些电子钟进行校准校验，要定期对时间基准信号进行设置。但GPS和北斗卫星授时系统取得时间基准信号成本高且需要天线支持，因此本申请通过识图和机器学习的方式构思解决校验问题，无需占用卫星数据带宽，实现低成本校验是否校准。

本申请具体的应用场景是变电站便携式校验时钟同步场景。

本申请提供的一种变电站同步时钟便携式校验仪，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

实施例1：本申请还提供一种同步时钟便携式校验方法，如图1所示，基于本申请中说明书中第一方面提供的一种变电站同步时钟便携式校验仪实现，如下步骤：

s1、通过本振信号输出段落式测试信号到待测设备并接收返回波，对输出的段落式测试信号的一个字节每八个电压脉冲下发一次激励；

s2、对接收到的电压脉冲波形基于下发的每次激励触发位置进行分段对比参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像；其中，所述测试模块缓存中已校验对齐时钟相位的历史输出波形图像作为参考输出波形图像，

s21、依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为参考输出波形图片，同步对应激励触发位置切片待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片；

s22、对多个参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码，同步向量化编码待测设备的输出波形图片；

s23、基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；其中，召回的多个参考输出波形图片包括来自同一参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同参考输出波形图像的多个参考输出波形图片；

s24、按照与输出波形图片的对应关系对多个参考输出波形图片排序，合并参考输出波形图片，识别待测设备的输出波形图片和参考输出波形图片；

s25、识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对两个图像中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致；

s251、如一致，则校验为时钟同步准确；

s252、如不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并按照时间顺序拟合多个对应位置点位的坐标差值的函数关系，并判断是否存在数学函数关系；

s2521、如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确；

s2522、如不存在数学函数关系，召回与待测设备的输出波形图片相似度次高参考输出波形图片，重新校验坐标值，即更换参数重新执行步骤s23。

实施例2：在实施例1的基础上，步骤s23包括：基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；其中，召回的多个参考输出波形图片包括来自同一参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同参考输出波形图像的多个参考输出波形图片；

当所述参考输出波形图片与待测设备的输出波形图片的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，执行步骤s231；

s231、逐一单独比对待测设备的输出波形图片与缓存中的多张待测设备的输出波形图像之间的余弦相似度，且余弦相似度最高值大于相似度阈值时，直接对待测设备的输出波形图片判定为余弦相似度最高值对应的缓存中历史待测设备输出波形图像的同一时钟同步结论；

s232、当逐一单独比对后的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，远程线上主机的校验模型用于运用远程线上主机的算力对接收到的电压脉冲波形基于测试模块下发的每次激励触发位置进行分段对比线上参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像，所述远程线上主机的线上参考输出波形图像包括所有的已校验对齐时钟相位的历史待测设备输出波形图像；

s2321、远程线上主机的校验模型用于所述分段对比具体包括：

其中，所述远程线上主机的校验模型依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个线上参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为线上参考输出波形图片，对多个线上参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码；

s2322、同步对应激励触发位置切片当前待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片，向量化编码待测设备的输出波形图片，基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个线上参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的线上参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；其中，召回的多个线上参考输出波形图片包括来自同一线上参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同线上参考输出波形图像的多个线上参考输出波形图片；

s2323、按照与输出波形图片的对应关系对多个线上参考输出波形图片排序，合并所述线上参考输出波形图片，识别当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片；

s2324、识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致；

s23241、如一致，则校验为时钟同步准确；

s23242、如不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并判断是否存在数学函数关系；

s232421、如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确，

s232422、如不存在数学函数关系，则报错并介入人工检查。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法或系统。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (7)

1.一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，包括测试模块和分析模块，测试模块用于通过本振信号输出段落式测试信号到待测设备并接收返回波形；分析模块内设置有校验模型用于对待测设备的返回波形进行时钟同步校验；

其中，所述校验模型自适应调整待测设备输出波形图像并判断时钟相位的对齐度，包括：通过参考输出波形图像与待测设备输出波形图像的波形电平上下沿起止位置和/或间隔在同一时间表尺下的对齐度进行分析时钟相位是否对齐；

所述分析模块用于对接收到的电压脉冲波形基于测试模块下发的每次激励触发位置进行分段对比参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像；具体用于：

其中，所述测试模块缓存中已校验对齐时钟相位的历史输出波形图像作为参考输出波形图像，所述校验模型依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为参考输出波形图片，对多个参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码；

同步对应激励触发位置切片待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片，向量化编码待测设备的输出波形图片，基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；

其中，召回的多个参考输出波形图片包括来自同一参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同参考输出波形图像的多个参考输出波形图片；

按照与输出波形图片的对应关系对多个参考输出波形图片排序，合并参考输出波形图片，识别待测设备的输出波形图片和参考输出波形图片；

识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对两个图像中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致，如一致，则校验为时钟同步准确。

2.根据权利要求1所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块与分析模块数据通信，所述存储模块发送测试模块历史记录中已校验对齐时钟相位的输出波形图像，接收所述待测设备输出波形图像。

3.根据权利要求2所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，当所述测试模块处于通过本振信号输出段落式测试信号状态时，包括：所述测试模块对输出的段落式测试信号的一个字节每八个电压脉冲下发一次激励。

4.根据权利要求3所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，所述分析模块还用于分析当所述比对两个图像中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并按照时间顺序拟合多个对应位置点位的坐标差值的函数关系，并判断是否存在数学函数关系，如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确，如不存在数学函数关系，召回与待测设备的输出波形图片相似度次高参考输出波形图片，重新校验坐标值。

5.根据权利要求4所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，还包括电子校准件模块，所述电子校准件模块用于根据接入待测设备的不同类型输出数据信号进行电子校准测试模块的输出信号，所述电子校准件用于校准所述测试模块输出端口的S参数，还用于检测所述测试模块端口的具体链接状态，包括检测出VNA 端口和Ecal 端口的连接状态。

6.根据权利要求5所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，还包括无线模块，所述无线模块用于无线接收和上传测试模块历史记录中的多待测设备的输出波形图像和；

当所述参考输出波形图片与待测设备的输出波形图片的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，逐一单独比对待测设备的输出波形图片与缓存中的多张待测设备的输出波形图像之间的余弦相似度，且余弦相似度最高值大于相似度阈值时，直接对待测设备的输出波形图片判定为余弦相似度最高值对应的缓存中历史待测设备输出波形图像的同一时钟同步结论。

7.根据权利要求6所述的一种变电站同步时钟便携式校验仪，其特征在于，所述无线模块还用于连接远程线上主机，所述远程线上主机存储有所有历史记录中的多待测设备的输出波形图像，包括已校验对齐时钟相位的历史待测设备输出波形图像和时钟同步不准确的历史待测设备输出波形图像；

当逐一单独比对后的余弦相似度最高值小于相似度阈值时，所述无线模块发送当前待测设备的输出波形图像和测试模块的相关下发激励数据至远程线上主机，所述远程线上主机装载有校验模型，远程线上主机的校验模型用于运用远程线上主机的算力对接收到的电压脉冲波形基于测试模块下发的每次激励触发位置进行分段对比线上参考输出波形图像与当前待测设备的输出波形图像，所述远程线上主机的线上参考输出波形图像包括所有的已校验对齐时钟相位的历史待测设备输出波形图像；

远程线上主机的校验模型用于所述分段对比具体包括：

其中，所述远程线上主机的校验模型依据接收到两次激励触发的时间间隔调整多个线上参考输出波形图像的缩放并按照触发时间间隔对缩放后图像进行切片，切片为线上参考输出波形图片，对多个线上参考输出波形图片中的显示波形进行向量化编码；

同步对应激励触发位置切片当前待测设备的输出波形图像为多个待测设备的输出波形图片，向量化编码待测设备的输出波形图片，基于余弦相似度对待测设备的输出波形图片和多个线上参考输出波形图片进行召回，召回与待测设备的输出波形图片相似度最高的线上参考输出波形图片，且相似度最高值大于相似度阈值；其中，召回的多个线上参考输出波形图片包括来自同一线上参考输出波形图像的两个或多个参考输出波形图片，或，来自不同线上参考输出波形图像的多个线上参考输出波形图片；按照与输出波形图片的对应关系对多个线上参考输出波形图片排序，合并所述线上参考输出波形图片，识别当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片；识别图像中脉冲电平上下沿的点位坐标，比对当前待测设备的输出波形图片和线上参考输出波形图片中对应位置点位分别在两个图像中的坐标值是否一致，如一致，则校验为时钟同步准确；如不一致时，计算对应位置点位的两个图像的坐标值的差值，并判断是否存在数学函数关系，如存在数学函数关系，则校验为时钟同步不准确，如不存在数学函数关系，则报错并介入人工检查。