北斗RNSS授时技术在智能电网雷电定位系统中的应用

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019032

电信科学 ›› 2019, Vol. 35 ›› Issue (2): 134-141.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2019032

北斗RNSS授时技术在智能电网雷电定位系统中的应用

张浩¹,杨鸿珍²,邵炜平²,姚继明¹

¹ 全球能源互联网研究院有限公司，江苏南京 210003
² 国网浙江省电力有限公司，浙江杭州 310007

修回日期:2019-01-24 出版日期:2019-02-01 发布日期:2019-02-23
作者简介:张浩（1981- ），男，全球能源互联网研究院有限公司研究室副主任、高级工程师，主要从事电力系统无线通信领域的技术研究工作。|杨鸿珍（1975- ），女，国网浙江省电力有限公司运检中心书记/副主任、高级工程师，主要从事电力通信系统的管理和运维工作。|邵炜平（1976- ），男，国网浙江省电力有限公司科技信通部通信处副处长、高级工程师，主要从事电力通信系统的管理工作。|姚继明（1987- ），男，全球能源互联网研究院有限公司高级工程师，主要研究方向为电力通信技术。
基金资助:
国家电网公司科学技术项目“北斗三代精确定位技术研究及其在智能电网中的应用”(5211XT180047)

Application of BeiDou RNSS timing technology in smart grid lightning locating system

Hao ZHANG¹,Hongzhen YANG²,Weiping SHAO²,Jiming YAO¹

¹ Global Energy Internet Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210003,China
² State Grid Zhejiang Electric Power Co.,Ltd.,Hangzhou 310007,China

Revised:2019-01-24 Online:2019-02-01 Published:2019-02-23
Supported by:
State Grid Science and Technology Project “Research on the Third-generation Precise Positioning Technology of BeiDou and its Application in Smart Grid”(5211XT180047)

摘要/Abstract

摘要：

智能电网雷电定位系统是一项重要的电力业务，其雷电定位精度很大程度上取决于时间同步的精度。研究并比较了3种北斗授时方式，发现RNSS授时方式最适合应用于雷电定位系统。进而研究了RNSS授时的原理和特点，并提出了一种低成本的用户终端授时软硬件架构和算法，利用经过卡尔曼滤波的北斗秒脉冲信号，通过PID算法，校准用户时钟并调节压控温补晶振，使得用户终端时间和GNSS时间的偏差在任何时刻都控制在100 ns以下，以满足雷电定位系统的精度要求。

关键词: 北斗, RNSS, 授时, 智能电网, 雷电定位, 时间同步

Abstract:

The smart grid lightning location system is an important power service,and its lightning location accuracy largely depends on the accuracy of time synchronization.Three kinds of BeiDou timing methods were studied and compared,and the RNSS timing method was found to be most suitable for lightning location systems.Furthermore,the principle and characteristics of RNSS timing were studied,and a low-cost user terminal timing hardware and software architecture and algorithm were proposed.The Kalman filter-based BeiDou second pulse signal was used to calibrate the user clock and adjust the voltage through the PID algorithm.The temperature-controlled crystal oscillator made the deviation between the user terminal time and the GNSS time below 100 ns at any time to meet the accuracy requirements of the lightning positioning system.

Key words: BeiDou, RNSS, timing, smart gird, lightning locating, time synchronization

中图分类号:

TN927

张浩,杨鸿珍,邵炜平,姚继明. 北斗RNSS授时技术在智能电网雷电定位系统中的应用[J]. 电信科学, 2019, 35(2): 134-141.

Hao ZHANG,Hongzhen YANG,Weiping SHAO,Jiming YAO. Application of BeiDou RNSS timing technology in smart grid lightning locating system[J]. Telecommunications Science, 2019, 35(2): 134-141.

图/表 11

图1

图2

图3

图4

表1

图5

图6

图7

图8

图9

图10

参考文献 3

[4]	沙海, 占建伟, 王建辉 ,et al.北斗卫星导航系统授时方法的比较与研究[C]// 第四届中国卫星导航学术年会,2013年5月15—17日,中国,武汉.[S.l.:s.n]. 2013.
	SHA H , ZHAN J W , WANG J H ,et al. Comparison and research on the timing method of Beidou satellite navigation system[C]// The 4th China Satellite Navigation Academic Annual Conference,May 15-17,2013,Wuhan,China.[S.l.:s.n]. 2013.
[5]	刘良江, 李庆先, 曹雄恒 ,等. 基于北斗的智能电网RNSS授时及同步技术探讨[J]. 电子世界, 2014(9): 42-43.
	LIU L J , LI Q X , CAO X H ,et al. Discussion on the RNSS timing and synchronization technology based on Beidou's smart grid[J]. Electronic World, 2014(9): 42-43.
[6]	赵东艳, 原义栋, 石磊 ,等. 用于智能电网建设的北斗/GPS高精度授时方案关键技术[J]. 电网技术, 2013,37(9).
	ZHAO D Y , YUAN Y D , SHI L ,et al. Key technology of Beidou/GPS high-precision timing scheme for smart grid construction[J]. Power Grid Technology, 2013,37(9).
[7]	童伟 . 基于北斗 II 代/GPS 的电力系统双模时间同步时钟的研制[J]. 电力建设, 2014,34(4).
	TONG W . Development of dual-mode time-synchronous clock for power system based on BeiDou II/GPS[J]. Electric Power Construction, 2014,34(4).
[8]	胡国荣, 欧吉坤 . 改进的高动态GPS定位自适应卡尔曼滤波方法[J]. 测绘学报, 1999,28(11).
	HU G R , OU J K . Improved high dynamic GPS positioning adaptive Kalman filtering method[J]. Journal of Surveying and Mapping, 1999,28(11).
[1]	陈家宏, 赵淳, 谷山强 ,等. 我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势[J]. 高电压技术, 2016,42(11).
	CHEN J H , ZHAO C , GU S Q ,et al. Current status and development trend of lightning monitoring and protection technology in China’s power grid[J]. High Voltage Engineering, 2016,42(11).
[2]	王泳 . 雷电定位监测在电力系统中应用浅析[J]. 供用电, 2003,20(2): 29-30.
	WANG Y . Analysis of the application of lightning location monitoring in power systems[J]. Power Supply, 2003,20(2): 29-30.
[3]	张琪, 林辉 . 基于STK轨道预报数据的北斗卫星导航系统频谱监测选址分析[J]. 电信科学, 2018,34(5): 72-80.
	ZHANG Q , LIN H . Analysis of spectrum monitoring and location selection of Beidou satellite navigation system based on STK orbit prediction data[J]. Telecommunications Science, 2018,34(5): 72-80.

	RDSS单向授时	RDSS双向授时	RNSS授时
授时精度/ns	100.6	10.8	23.7
可用范围	区域地区	区域地区	全球
前提条件	位置已知	无	无
首次授时时间	快	快	需要首先定位
连续性	连续授时	间断授时	连续授时
用户机功率	小	要求发射射频信号，功率大	小
动态范围	静止用户	较低动态	高动态
用户数目	无限制	受系统容量限制	无限制
保密性	较差	较差	高

[1]	信金灿, 许森, 张化, 熊尚坤, 许话. 面向时间敏感网络的5G无线网增强技术研究[J]. 电信科学, 2022, 38(5): 18-25.
[2]	王泽杰, 王潜心, 商天文. 基于北斗三号卫星非差多普勒观测信号的优化测速模型[J]. 电信科学, 2021, 37(12): 42-50.
[3]	朱瑾瑜,段世惠,张恒升,于学涛. 时间敏感网络技术在工业互联网领域应用必要性分析[J]. 电信科学, 2020, 36(5): 115-124.
[4]	任昊文,杨雅琪. 区块链分布式技术在电力需求侧响应管理中的应用[J]. 电信科学, 2019, 35(5): 155-160.
[5]	王继业,沈亮,王林信,杨成月. 基于北斗的同期线损用电信息采集系统设计与实现[J]. 电信科学, 2019, 35(3): 107-115.
[6]	王东山,马跃,李艳,高建,尹志斌. 面向电力业务的“IP数据网+光传输网”协同统一控制技术[J]. 电信科学, 2019, 35(3): 116-121.
[7]	赵必游,张善辉,王进帅. 配电系统弹性光网络频谱整理优化算法[J]. 电信科学, 2019, 35(2): 43-50.
[8]	赵宇皓,郝晓光,耿少博,罗蓬,周坤,甄家林,毛玉荣. 面向智能化变电站的光网络信令安全优化[J]. 电信科学, 2019, 35(2): 118-124.
[9]	张琪,林辉. 基于STK轨道预报数据的北斗卫星导航系统频谱监测选址分析[J]. 电信科学, 2018, 34(5): 72-80.
[10]	李永亮,李许安,仝杰,雷煜卿,丁慧霞,蓝俊锋. 面向全球能源互联网的天空地协同卫星通信网络架构[J]. 电信科学, 2018, 34(12): 53-64.
[11]	吴浩瀚,蒋刚. 基于量子滤波器的电能数据检测与分析[J]. 电信科学, 2017, 33(5): 183-188.
[12]	刘汇慧,杨成月,吴丽莎,张翼英. 面向智能电网二元复杂网络的电力统一空间信息模型[J]. 电信科学, 2016, 32(5): 152-159.
[13]	王翀,曾锃. 智能电网中无线传感器网络的节能节点定位方法[J]. 电信科学, 2016, 32(3): 183-186.
[14]	陈友荣,万锦昊,陈俊洁,任条娟. 基于车车通信的车辆防碰撞算法[J]. 电信科学, 2016, 32(11): 32-41.
[15]	王尔申,张晴,雷虹,庞涛. 卫星导航空间信号用户测距误差评估方法[J]. 电信科学, 2016, 32(10): 56-62.

北斗RNSS授时技术在智能电网雷电定位系统中的应用

Application of BeiDou RNSS timing technology in smart grid lightning locating system

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 3

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0