CN112104433A - 一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法 - Google Patents

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CN112104433A CN201910528399.3A CN201910528399A CN112104433A CN 112104433 A CN112104433 A CN 112104433A CN 201910528399 A CN201910528399 A CN 201910528399A CN 112104433 A CN112104433 A CN 112104433A
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冯承超
李铭
潘阳
邱星
高健
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Changzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Changzhou Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/0667—Bidirectional timestamps, e.g. NTP or PTP for compensation of clock drift and for compensation of propagation delays

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Abstract

本发明涉及一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法,包括以下步骤：A、将主站与集中器双向连接，同时，集中器向主站请求对时；B、之后进行NTP 服务器时间同步；C、之后进行同步保持；D、最后进行校时滤波。本发明保证集中器时钟与主站标准时钟一致，提高对时精度，校时精度能控制在1秒之内，完全能够满足用电信息采集***的整体校时精度要求。

Description

一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法
技术领域
本发明涉及对时***，特别涉及一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法。
背景技术
用电信息采集***的对时***主要是采用以NTP网络时钟或GPS时钟为时钟源，由其对用电信息采集***的主站及服务器进行每天同步对时，而采集终端则以采集***主站的时钟为基准进行对时，集中器由采集主站进行对时，以GPRS为通信链路，时钟偏差主要来源于GPRS通信延时，但通信链路的延时不可避免，目前对时误差较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种基于NTP技术的二次迭代算法计算通信延时，从而进行补偿并提高集中器对时精度。
实现本发明目的的技术方案是提供一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，包括以下步骤：
A、将主站与集中器双向连接，同时，集中器向主站请求对时；
B、之后进行NTP服务器时间同步；
C、之后进行同步保持；
D、最后进行校时滤波。
进一步的，所述步骤A中，对时算法为：
Figure RE-GDA0002365394470000011
令
Figure RE-GDA0002365394470000012
则
Figure RE-GDA0002365394470000013
当t1<T时，
Figure RE-GDA0002365394470000014
当t1>T时,
Figure RE-GDA0002365394470000021
其中，t1:集中器向主站请求命令对时时刻时钟；T1:主站收到集中器对时请求命令时刻时钟；T2:主站向集中器发送对时命令时刻时钟；t 2:主站向集中器发送对时命令传输时长；t:集中器对时时钟。
进一步的，所述步骤B中同步方法如下：
a、将多台NTP-S时间同步服务器划分为多个集群，在每个集群中选取第一预设数量的服务器配置为NTP集群服务器；
b、将NTP-S时间同步服务器在工作过程中多次与NTP-T服务器进行时间同步，得出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器的时差，得出NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率；
c、将每台NTP站点服务器与标准时钟进行时间同步以同步每台NTP站点服务器的时间；
d、根据NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率和各业务服务器可容忍的最大时间差错值，计算出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器同步时间的最佳周期；
e、最后，NTP节点服务器接收来自所在集群内的NTP集群服务器的NTP报文以同步每台节点服务器的时间。
进一步的，所述步骤C中，同步保持方法如下：
a、首先NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第一NTP-S服务器的第一时钟偏差值；
b、若第一时钟偏差值超过设定的阈值，则修正本地时钟；
c、当前NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第二NTP-S服务器的第二时钟偏差值；
d、若第二时钟偏差值超过设定的阈值，且小于第一时钟偏差值，则请求业务服务器提供时钟同步服务；使相邻的NTP-S服务器保持时间同步。
进一步的，所述步骤D中校时滤波算法具体为：
设定上行延时真实值为δ1，下行延时真实值为δ2，主站与集中器的时间偏差真实值为θr，第i次NTP校时过程中则有：
Figure RE-GDA0002365394470000022
其中，δ1和δ2都是非负数值，上式可以转化为：
Figure RE-GDA0002365394470000031
得到：
Figure RE-GDA0002365394470000032
利用上下行延时对称求得的θ与θr的差值为一次NTP校时误差εs，则有
Figure RE-GDA0002365394470000033
利用该边界条件，在多次NTP校时过程中进行校时样本点的优化选择。
本发明具有积极的效果：1、本发明保证集中器时钟与主站标准时钟一致，提高对时精度，校时精度能控制在1秒之内，完全能够满足用电信息采集***的整体校时精度要求；
2、本发明的时钟精确可保证各类事件记录的时间戳准确，保证数据的准确性和有效性，确保主站命令的精准执行；
3、本发明有益于精确的线损分析和电网质量监测；
4、本发明采用NTP同步方法的实现了各服务器的时间同步，避免了各服务器时钟的错乱，从而使基于时间同步的各关联服务器能够准确稳定的工作。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法包括以下步骤：
A、将主站与集中器双向连接，同时，集中器向主站请求对时；所述步骤A中，对时算法为：
Figure RE-GDA0002365394470000034
令
Figure RE-GDA0002365394470000035
则
Figure RE-GDA0002365394470000036
当t1<T时，
Figure RE-GDA0002365394470000037
当t1>T时,
Figure RE-GDA0002365394470000038
其中，t1:集中器向主站请求命令对时时刻时钟；T1:主站收到集中器对时请求命令时刻时钟；T2:主站向集中器发送对时命令时刻时钟；t 2:主站向集中器发送对时命令传输时长；t:集中器对时时钟。
B、之后进行NTP服务器时间同步；所述步骤B中同步方法如下：
a、将多台NTP-S时间同步服务器划分为多个集群，在每个集群中选取第一预设数量的服务器配置为NTP集群服务器；
b、将NTP-S时间同步服务器在工作过程中多次与NTP-T服务器进行时间同步，得出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器的时差，得出NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率；
c、将每台NTP站点服务器与标准时钟进行时间同步以同步每台NTP站点服务器的时间；
d、根据NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率和各业务服务器可容忍的最大时间差错值，计算出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器同步时间的最佳周期；
e、最后，NTP节点服务器接收来自所在集群内的NTP集群服务器的NTP报文以同步每台节点服务器的时间。
C、之后进行同步保持；所述步骤C中，同步保持方法如下：
a、首先NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第一NTP-S服务器的第一时钟偏差值；
b、若第一时钟偏差值超过设定的阈值，则修正本地时钟；
c、当前NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第二NTP-S服务器的第二时钟偏差值；
d、若第二时钟偏差值超过设定的阈值，且小于第一时钟偏差值，则请求业务服务器提供时钟同步服务；使相邻的NTP-S服务器保持时间同步。
D、最后进行校时滤波。所述步骤D中校时滤波算法具体为：
设定上行延时真实值为δ1，下行延时真实值为δ2，主站与集中器的时间偏差真实值为θr，第i次NTP校时过程中则有：
Figure RE-GDA0002365394470000041
其中，δ1和δ2都是非负数值，上式可以转化为：
Figure RE-GDA0002365394470000042
得到：
Figure RE-GDA0002365394470000043
利用上下行延时对称求得的θ与θr的差值为一次NTP校时误差εs，则有
Figure RE-GDA0002365394470000044
利用该边界条件，在多次NTP校时过程中进行校时样本点的优化选择。
本发明保证集中器时钟与主站标准时钟一致，提高对时精度，校时精度能控制在1秒之内，完全能够满足用电信息采集***的整体校时精度要求；时钟精确可保证各类事件记录的时间戳准确，保证数据的准确性和有效性，确保主站命令的精准执行；采用 NTP同步方法的实现了各服务器的时间同步，避免了各服务器时钟的错乱，从而使基于时间同步的各关联服务器能够准确稳定的工作。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将主站与集中器双向连接，同时，集中器向主站请求对时；
B、之后进行NTP服务器时间同步；
C、之后进行同步保持；
D、最后进行校时滤波。
2.根据权利要求1所述的一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，其特征在于：所述步骤A中，对时算法为：
Figure RE-FDA0002365394460000011
令
Figure RE-FDA0002365394460000012
则
Figure RE-FDA0002365394460000013
当t1<T时，
Figure RE-FDA0002365394460000014
当t1>T时,
Figure RE-FDA0002365394460000015
其中，t1:集中器向主站请求命令对时时刻时钟；T1:主站收到集中器对时请求命令时刻时钟；T2:主站向集中器发送对时命令时刻时钟；t2:主站向集中器发送对时命令传输时长；t:集中器对时时钟。
3.根据权利要求1所述的一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，其特征在于：所述步骤B中同步方法如下：
a、将多台NTP-S时间同步服务器划分为多个集群，在每个集群中选取第一预设数量的服务器配置为NTP集群服务器；
b、将NTP-S时间同步服务器在工作过程中多次与NTP-T服务器进行时间同步，得出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器的时差，得出NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率；
c、将每台NTP站点服务器与标准时钟进行时间同步以同步每台NTP站点服务器的时间；
d、根据NTP-S时间同步服务器的单位时间漂移率和各业务服务器可容忍的最大时间差错值，计算出NTP-S时间同步服务器与NTP-T服务器同步时间的最佳周期；
e、最后，NTP节点服务器接收来自所在集群内的NTP集群服务器的NTP报文以同步每台节点服务器的时间。
4.根据权利要求1所述的一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，其特征在于：所述步骤C中，同步保持方法如下：
a、首先NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第一NTP-S服务器的第一时钟偏差值；
b、若第一时钟偏差值超过设定的阈值，则修正本地时钟；
c、当前NTP-S服务器按照设定的时间间隔查询自身与相邻第二NTP-S服务器的第二时钟偏差值；
d、若第二时钟偏差值超过设定的阈值，且小于第一时钟偏差值，则请求业务服务器提供时钟同步服务；使相邻的NTP-S服务器保持时间同步。
5.根据权利要求1所述的一种基于二次迭代算法的集中器精确对时方法，其特征在于：所述步骤D中校时滤波算法具体为：
设定上行延时真实值为δ1，下行延时真实值为δ2，主站与集中器的时间偏差真实值为θr，第i次NTP校时过程中则有：
Figure RE-FDA0002365394460000031
其中，δ1和δ2都是非负数值，上式可以转化为：
Figure RE-FDA0002365394460000032
得到：
Figure RE-FDA0002365394460000033
利用上下行延时对称求得的θ与θr的差值为一次NTP校时误差εs，则有
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