[发明专利]主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统

权利要求书

1.一种主动方式上行电力线工频通信系统，其特征在于，所述主动方式上行电力线工频通信系统由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成；

在变电所，下行信号驱动装置一路通过调制变连接在10KV母线上，另一路同时连接1台工控机和1-N台线路解调器；1-N台线路解调器分别通过电压互感器PT和电流互感器CT连接在1-N条10KV支线上；

所述上行信号解调装置，上行解调设备采用分布式结构，由1台工控机和多台线路解调器组成，工控机负责系统管理，线路解调器承担上行解调功能，它们之间通过RS485接口和双绞线交换信息；

所述位于配电变压器低压侧的1-N个远程通信终端通过电压互感器PT、配电变压器对应连接在1-N条10KV支线上。

所述远程通信终端的装置主要包括具有以DSP处理器为核心的处理模块、16位A/D转换器、电压电流互感器、信号调理电路、由可控硅和电阻构成的上行工频通信驱动电路，所述远程通信终端的功能是下行电压畸变信号解调、通信协议处理、上行电流调制，这些功能都是以DSP运算处理为核心完成；DSP通过16位A/D采集、处理电压信号，进行下行数据解调。

2.根据权利要求1所述一种主动方式上行电力线工频通信系统，其特征在于，所述线路解调器的工作方式由工控机来进行控制，当所述工频通信系统没有轮询任务时，线路解调器处于被动接收状态，通过各终端发送的上行同步信息判断上行数据的起始周期然后进行数据解调；当线路解调器处于轮询工作状态时，根据下行控制指令和协议在规定的工频周期开始解调上行数据，无须进行同步检测。

3.一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法，其特征在于，包括：

1)首先由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成主动方式上行电力线工频通信系统；工频通信系统能够在不进行下行呼叫的前提下，上行信号解调装置可以接收远程通信终端主动发送上行报警信号，这样就实现了报警信息的实时传输；

2)主动方式上行信号的接收，工频通信终端主动向通信主站发送上行数据前增加了基于采用伪随机序列编码(该类型编码一方面是可以预先确定的，并且是可以重复地生产和复制的，一方面又具有某种随机序列的随机特性)的上行同步信息；变电所的通信主站能够在不用发送下行指令的前提下解调工频通信终端主动发送的上行信息；该上行信息通过多个工频周期来表示，所以首先要进行同步检测判断判断是否出现上行电流调制信号以及确定上行信息的起始工频周期，当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调；

3)在同步检测中，既需要分析电流合成信号中的调制信号能量，还需要判断调制信号的方向，上行通信一般在电压过零前30°进行调制，从设备成本考虑，终端采用电阻调制，所以电流调制信号的形状与所占时间长度可以确定，参考信号，通过合成信号与参考信号之间的互相关参数的正负就能够反映调制信号的方向；

根据上行同步信息的编码特点，电流合成信号中既有调制信号也有噪声信号，当前周期正好是同步信息的起始周期时，合成信号中调制信号成份能够得到N倍的增强，当相差1个工频周期时，调制信号成份得到-N/2倍的增强，而其余情况调制信号成份不能得到增强；这样，通过合成信号中符合畸变信号特征的频域能量参数及调制成份的方向就能够实现上行同步检测；当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调。

4.根据权利要求3所述一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法，其特征在于，所述每个上行同步信息由2N个工频周期的电流来代表，在各周期的合成信号所产生的特征参数中，同步周期时刻的能量最大且为调制方向正，远程工频通信终端主动发送上行数据时，需要发送4到6个上行同步信息，当连续多个综合特征参数的正向峰值出现的时刻都间隔2N个电压周期时，就可以判断该周期是上行通信的同步时刻；为了实现同步检测，线路解调器每个电压周期都进行采样电流信号合的成运算，将相邻周期的电流分信号通过与发送端一致的编码产生合成信号s(t)，

其过程为：

其中，p(k)为伪噪声编码，I(t)为电流采样信号，T为工频周期，k为采样的周期数。