Método de estimar una deriva de tiempo x entre relojes estacionarios primero y segundo C,

S adaptados para recibir una señal de tiempo global G e interconectados a través de una red de comunicaciones (4), incluyendo - recibir, por los relojes primero y segundo C, S, una señal de tiempo global emitida G(ti) de una referencia de tiempo global (3), y calcular, en el primer reloj, una deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) entre los relojes estacionarios primero y segundo en base a tiempos de recepción C(ti), S(ti) de la señal de tiempo global G(ti), - intercambiar mensajes críticos en el tiempo entre los relojes primero y segundo C, S y calcular, en el primer reloj, una deriva de reloj basada en red xT(tn) entre los relojes estacionarios primero y segundo en base a tiempos de transmisión S1(tk), C2(tn) y tiempos de recepción C1(tk), S2(tn) de los mensajes, y - combinar la deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) y la deriva de reloj basada en red xT(tn) para estimar la deriva de tiempo x. TG, TT

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere al campo de la sincronización temporal entre dos relojes estacionarios geográficamente separados, en particular los relojes de las unidades de medición de Fasor de un Sistema de Supervisión de Área Ancha para una red de transmisión de potencia. 5

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Para la supervisión de área ancha de redes de transmisión de potencia, se instalan unidades de medición de Fasor (PMUs) en posiciones distribuidas. Las PMU realizan muestreo de formas de onda de corriente y voltaje, calculan valores de fasor a partir de las formas de onda muestreadas, y envían cíclicamente los valores de fasor a un Centro de Control de Red (NCC) por una red de comunicaciones de área ancha. El NCC supervisa el estado de 10 la red de transmisión de potencia comparando mediciones de fasor síncronas recibidas de las posiciones distribuidas. Por lo tanto, la sincronicidad de las mediciones de fasor es crucial y requiere que los relojes de muestreo de las PMUs estén sincronizados. Para hacer el sistema robusto contra retardos de transmisión e inestabilidad en la red de comunicaciones, los mensajes de fasor transmitidos por las PMUs incluyen un sello de tiempo que indica el tiempo de medición exacto. Igualmente, los routers y los conmutadores en redes de 15 comunicaciones de área ancha requieren un grado similar de sincronización temporal.

El sincronismo de área ancha de los relojes PMU distribuidos se lleva a cabo hoy día usando receptores de tiempo comerciales del sistema de posicionamiento global (GPS). Sin embargo, es conocido que los problemas de propagación e interferencia pueden degradar o incluso evitar la recepción GPS. El paisaje circundante puede ensombrecer una posición particular de un satélite GPS, o el viento solar puede afectar a la recepción de señales 20 GPS durante algunos minutos. Mientras que los vehículos de navegación pueden conmutar fácilmente a otros sistemas para determinar su posición, no se han implementado tales alternativas hoy día para la sincronización temporal de relojes estacionarios.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, un objetivo de la invención es mejorar la sincronización de tiempo de dos relojes estacionarios. 25 Este objetivo se logra con un método y un dispositivo para estimar una deriva de tiempo según las reivindicaciones 1 y 7. Otras realizaciones preferidas son evidentes por las reivindicaciones de patente dependientes.

Según la invención, una señal de tiempo global procedente de una referencia de tiempo global o fuente de tiempo en visión común se usa para calcular una deriva de tiempo basada en visión común entre dos relojes estacionarios en lugar de dos derivas de reloj respectivas entre cada uno de los relojes y la referencia de tiempo 30 global. En paralelo, se calcula una deriva de reloj basada en red entre los dos relojes en base a mensajes intercambiados por una red de comunicaciones que interconecta los dos relojes y sin reversión a la referencia de tiempo global. Los dos valores más recientes de las derivas de reloj basadas en visión común y red se combinan entonces o superponen de forma continua o suave para producir una estimación de deriva de tiempo final.

En una variante preferida de la invención, la combinación de las derivas de reloj basadas en visión común y 35 red calculadas independientemente es una media ponderada de los dos valores, que implica respectivos pesos en base a estima de calidad de los últimos. En una realización ventajosa de la invención, los cálculos de la deriva de tiempo basada en visión común y la deriva de reloj basada en red se actualizan independientemente uno de otro y se repiten con la frecuencia que sea adecuada.

Con el fin de combinar de manera óptima los esquemas de sincronización temporal en base al sistema de 40 posicionamiento global (GPS) y la red de comunicaciones para los relojes estacionarios de las unidades de medición de Fasor (PMUs) de un Sistema de Supervisión de Área Ancha, los relojes de cliente PMU son sincronizados a un reloj de servidor central en el Centro de Control de Red (NCC) del sistema, más bien que al reloj GPS propiamente dicho. En la práctica, dado que cabe esperar que la distribución de tiempo unidireccional GPS -si está disponible y operativa- tenga una exactitud más alta que la sincronización basada en red, el método de la invención servirá en su 45 mayor parte como un soporte dinámico usando la red siempre que falle la sincronización GPS. Mientras GPS está disponible, se usa para mejorar la exactitud de la sincronización basada en red, específicamente corrigiendo las asimetrías por inestabilidad y retardo de la transmisión en el esquema de sincronización basada en red.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La materia de la invención se explicará con más detalle en el texto siguiente con referencia a realizaciones 50 preferidas ejemplares que se ilustran en los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 representa esquemáticamente un Sistema de Supervisión de Área Ancha.

La figura 2 ilustra relaciones de reloj básicas.

Y la figura 3 representa un gráfico de secuencia de mensajes según la invención.

Los símbolos de referencia usados en los dibujos, y sus significados, se enumeran en forma de resumen en 55

la lista de símbolos de referencia. En principio, las partes idénticas llevan los mismos símbolos de referencia en las figuras.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS

La figura 1 representa un Sistema de Supervisión de Área Ancha para una red de transmisión de potencia, con varias unidades de medición de Fasor (PMUs) instaladas en posiciones distribuidas. Las PMUs calculan valores 5 de fasor y los envían cíclicamente a un Centro de Control de Red (NCC) por una red de comunicaciones de área ancha. Un satélite de un sistema de posicionamiento global (GPS) emite señales de tiempo global. Cualquier reloj en una de las PMUs, es decir, el reloj cliente o esclavo C, tiene que estar sincronizado con el reloj en el NCC, es decir, el reloj servidor o maestro S.

La figura 2 ilustra las relaciones de reloj. El reloj de una PMU C(t) se caracteriza por 10

donde θc es la deriva de tiempo, φC·t es la deriva de reloj, y t denota tiempo verdadero. Igualmente, para el reloj S(t) del NCC,

Los relojes C(t) de la PMU deben estar sincronizados al reloj S(t) del NCC, es decir, la deriva de tiempo x(t) 15 del reloj PMU contra el reloj NCC debe ser estimada y posteriormente corregida en el cliente, donde

Aquí, el término y(t) denota una deriva de frecuencia. Los métodos prácticos para obtener esta deriva son:

1. Mediciones GPS unidireccionales: Tanto los clientes como el servidor reciben información de tiempo G(t) emitida desde una fuente común, en la práctica de un satélite GPS. Los tiempos de recepción medidos por el cliente 20 y el servidor son C'(t) y S'(t), respectivamente, para los que son válidos

.

En (4), xCG es la deriva entre los relojes cliente y GPS, y dGC es el retardo de propagación entre el satélite GPS y el cliente. En (5) se usan definiciones similares. Con posiciones conocidas relativas de los relojes y satélites, los retardos pueden ser compensados, dando los relojes corregidos 25

Por comparación de los valores C(t) y G(t), es entonces sencillo obtener xCG(t) = = C(t) - G(t) y xSG(t) = S(t) - G(t). Ésta es la forma usual de sincronizar relojes PMU. La señal xCG(t) controla el oscilador PMU local que genera 1 pps (un pulso por segundo) y, por ejemplo, señales de reloj de 10 MHz, para sincronizar el muestreo PMU y el sello de 30 tiempo.

2. Mediciones GPS de visión común: En muchas aplicaciones no es necesario ni deseable estimar xCG(t) y xSG(t) individualmente, sino que puede ser suficiente obtener la deriva de reloj x(t) entre cliente y servidor. Esto se puede lograr haciendo uso del hecho de que la señal emitida por GPS G(t) está en su visión común. Para tiempos de emisión GPS acordados G(ti), el cliente y servidor registran los tiempos de recepción C(ti) y S(ti), e intercambian 35 estas mediciones de manera no crítica en el tiempo por alguna red de comunicaciones. La diferencia de estas mediciones es... [Seguir leyendo]

1. Método de estimar una deriva de tiempo x entre relojes estacionarios primero y segundo C, S adaptados para recibir una señal de tiempo global G e interconectados a través de una red de comunicaciones (4), incluyendo

- recibir, por los relojes primero y segundo C, S, una señal de tiempo global emitida G(ti) de una referencia de tiempo global (3), y calcular, en el primer reloj, una deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) entre los 5 relojes estacionarios primero y segundo en base a tiempos de recepción C(ti), S(ti) de la señal de tiempo global G(ti),

- intercambiar mensajes críticos en el tiempo entre los relojes primero y segundo C, S y calcular, en el primer reloj, una deriva de reloj basada en red xT(tn) entre los relojes estacionarios primero y segundo en base a tiempos de transmisión S1(tk), C2(tn) y tiempos de recepción C1(tk), S2(tn) de los mensajes, y

- combinar la deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) y la deriva de reloj basada en red xT(tn) para 10 estimar la deriva de tiempo x.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye

- estimar una calidad ↑G, ↑T para la deriva de reloj basada en visión común y en red xG(ti), xT(tn), y

- combinar las dos derivas de reloj calculando una media ponderada x en base a las calidades estimadas TG, TT. 15

3. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el cálculo de la deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) incluye

- enviar, por el segundo reloj, un mensaje incluyendo el tiempo de recepción S(ti) de la señal de tiempo global G(ti) en el segundo reloj al primer reloj de manera no crítica en el tiempo.

4. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye 20

- actualizar independientemente y repetidas veces el cálculo de la deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) y la deriva de reloj basada en red xT(tn).

5. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer reloj C es un reloj de una unidad de medición de Fasor (PMU) de un Sistema de Supervisión de Área Ancha, y porque el segundo reloj S es el reloj en el Centro de Control de Red (NCC) del Sistema de Supervisión de Área Ancha. 25

6. El método según la reivindicación 5, caracterizado porque el cálculo de la deriva de reloj basada en red xT(tn) incluye

- enviar un mensaje crítico en el tiempo incluyendo datos de fasor PMU del primer reloj C al segundo reloj S.

7. Dispositivo con un primer reloj estacionario C y adaptado para recibir una señal de tiempo global G y para 30 intercambiar mensajes a través de una red de comunicaciones (4), incluyendo

- medios para calcular una deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) entre el primer reloj C y un segundo reloj S en base a tiempos de recepción S(ti), C(ti) de la señal de tiempo global G(ti) en la posición del primer y el segundo reloj C, S,

- medios para calcular una deriva de reloj basada en red xT(tn) entre el primer reloj C y el segundo reloj S en 35 base a tiempos de transmisión S1(tk), C2(tn) y tiempos de recepción C1(tk), S2(tn) de mensajes críticos en el tiempo intercambiados entre el primer y el segundo reloj C, S, y

- medios para combinar la deriva de tiempo basada en visión común xG(ti) y la deriva de reloj basada en red xT(tn) para estimar una deriva de tiempo x entre el primer reloj C y el segundo reloj S.