[发明专利]一种新型电力线路工频通信方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工频通信方法，更具体地涉及一种用于各种通过电力线路作为介质进行数字化通信的场合和领域的电力线路工频通信方法。

背景技术

在电力系统中，自然产生的谐波一直是作为有害现象存在。谐波的危害是多方面的，在早期，由于危害较小，对谐波的研究也比较少，基本上都是采取忽视的态度。近年来随着社会、经济和科技的进步，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注，消除和治理谐波成为关注的重点。

目前，在电力领域中，几乎没有主动利用谐波来作为正面效应的应用，唯一利用谐波的是近年来逐步发展起来的有源滤波装置，其工作原理是：由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波与系统中的谐波抵消，其目的是为了消除系统中的谐波。

传统的电力线路通信中，主要包括常规载波、扩频载波、工频通信，载波技术属于传统的模拟技术，除了各种自身的缺陷外，在数字化通信成为未来必然趋势的情况下，载波技术逐渐趋于淘汰。工频通信的方法在20世纪80年代由美国和加拿大的科学家提出，并形成双向工频自动通信的理论和方法，近年来在国外得到广泛应用，国内在近10年内开始进行该方面的研究，采用该技术的产品也逐渐投入到实际应用中。

工频通信(也称为工频波畸变通信)方法尽管在目前属于新型的数字化通信技术，但本身还存在一些问题：可靠性、通信距离、传输速率、成本等等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种本发明一种电力线路工频通信方法，其包括：从主控端到用户终端的下行信号的发送和接收；以及从所述用户终端到所述主控端的上行信号的发送和接收，其中，所述下行信号和所述上行信号均以微量谐波作为信号的载体，其通过调制系统产生包含信息编码的谐波波形，附加到基波波形中而产生。在工频波畸变通信方法中，通过可控硅控制的通断来产生基波过零点前后某个角度时的微小畸变信号，在本发明所述的方法中，以调制系统来产生对应的信号。所述调制系统例如包括振幅调制电路(调幅)、周期和频率调制电路(调频)、相位调制电路(调相)，其功能是产生需要的包含信息编码的谐波波形，以附加到基波波形中。

优选地，所述主控端以及所述用户终端接收信号时采用傅里叶算法进行解调信号。在工频波畸变通信中，当电力线路的电能质量状况较差时，通信的可靠性就非常差了，对应的算法也非常繁多复杂，这种算法的复杂和多样意味着人力和计算能力(硬件)成本的提高。而在本发明所述电力线路工频通信方法中，解调算法非常简单，就是采用经典的傅立叶算法来进行处理，因为傅立叶级数和傅立叶变换算法正是谐波理论的数学基础。而且快速傅立叶变换甚至可以很容易地由硬件电路系统来处理，在速度、效率和成本方面具有很大的优势。

优选地，所述信号编码通过连续两个周波来传递信息，其方式为：前一周波包含有多个调制的高次谐波，后一周波不包含任何经过调制的高次谐波，选择其中某一高次谐波作为标志位，其余的高次谐波作为信息位。在工频波畸变通信方法中，是用两个周波来表示一位信息，用前一个带零点畸变的周波和一个不带零点畸变的周波来表示信息0，用2个连续带零点畸变的周波表示信息1。这样，这种通过50Hz工频波为信息传输载体的通信方式理论上的通信速率就是每2个周波1位(25bit／s)-忽略校验等。而在本发明所述电力线路工频通信方法中，也是通过连续两个周波来传递信息，不过方式为：前一周波包含有多个调制的高次谐波，后一周波不包含任何经过调制的高次谐波(电力线路中本来可能有的微量高次谐波仍然存在)，选择某一高次谐波作为标志位，其它的高次谐波作为信息位。举例来说：定义2次谐波为标志位，3-10次谐波为信息位，连续2个周波中，后一周波无任何调制的谐波信息，前一周波中含有调制的2次谐波，则次2个周波包含有信息，需要进行处理：前一周波中3-10次谐波检测到的有和无分别代表1和0，这样，就可以用2个周波传递8位的信息，相对于工频波畸变通信方法，传输速率提高到8倍(200bit／s或25Byte／s)，如果装置采用16个高次谐波作为信息位，则传输速率提高到16倍(400bit／s或50Byte／s)。理论上，这种通信方法的速率可以提高到无限，当然在实际应用中，速率提高的越高，对应的采集系统(AD)的精度需要做对应的提高、计算和处理能力以及调制系统的能力都需要做相应的提高，超过一定限度，成本的增加是无法承受的，所以，一般可以按照目前电子元器件的特性和价格选择合适的传输速率。