[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

说明书

技术领域

本发明属于电力线工频通信技术领域，特别涉及电力系统中的一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统。

背景技术

电力线工频通信方式通过电压过零附近的畸变信号来实现信息的传输，与常规载波通信比较具备能够跨越变压器长距离传输的特点，具有重要的应用前景。

传统的工频通信系统都是主从模式，变电所端的工频通信主站处于主动地位，用户终端通过同步检测确定下行数据的起始时间，然后才能进行数据解调，工频通信主站通过协议能够事先确知上行信号的起始工频周期，可以直接根据编码进行数据解调，这种方式为上行数据解调提供了方便，但当用户终端发生故障时，只能等待工频通信主站巡检才报警，而工频通信速率慢，巡检时间长，因此，传统的工频通信方式应用于电气设备的远程监测领域时，难以实现故障报警信息的实时传输。

在电力线工频通信系统中(如图1所示)，从变电所到用户终端的下行通信通过电压畸变实现，每位数据以连续2个工频周期中电压调制信号所在周期位置来代表；从用户终端到变电所的上行信号，通过电压过零附近的电流畸变来实现，每位上行信息通过4个工频周期内的畸变电流信号代表，因此上下行工频通信都必需确定数据信息的起始工频周期才能进行数据解调。

要传输实时报警信息就必需使得工频通信具备主动的上行通信功能，工频通信主站就必需能够确知上行信号的起始工频周期，也就是上行同步检测；传统工频通信的下行同步检测是根据电压畸变信号对工频电压过零时间的影响程度，设置电压过零时间的变化阈值来判断是否出现下行电压调制信号；上行调制电流的大小与配电变压器的容量、驱动阻抗等参数有关，不同位置的调制电流存在明显差异，下行工频通信的同步检测方式明显无法应用于上行同步检测。

在上行信号调制时增加了基于伪随机序列编码的同步信息，工频通信主站在同步信息时段将电流采样信号根据伪随机序编码形成合成信号，当工频周期正好是同步信息起始周期时，合成信号中的上行调制信号成份最强且方向为正。本发明采用维格纳分布进行合成信号的频域能量参数计算，采用互相关运算判断合成信号中调制信号成份的方向，这样当频域能量参数最大且调制方向为正的工频周期就是同步信息的起始周期，就实现了上行工频信号的同步检测；维格纳分布的计算量很大，为了计算的实时性，本发明只计算合成信号中符合上行调制信号频域范围的能量参数。由于上行同步检测时无需设置判决门限，各配电变压器的所发送的上行信号都能进行同步检测而且抗干扰能力强。

当同步检测成功后，上行工频通信的数据解调根据上行数据编码通过电流信号进行差分和应用互相关运算判断调制信号的方向就能够容易地实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统，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

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。

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，