[发明专利]一种基于耦合线圈信号的过零信号产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电力线载波通信技术领域，具体地说，涉及一种基于电力载波耦合线圈信号的过零信号产生方法，在电力线载波通信中起重要的作用。

背景技术

电力线载波通讯技术广泛应用于自动抄表领域，这种通讯方式经常需要精确检测电力线上交流电的过零点以实现正常的通讯。

现有的大部分电力线载波通信系统中是采用光耦电路来检测和产生过零信号，并起到高低压隔离的作用，但是这种方法需要用到光耦器件以及电阻、电容、二极管和三极管等组合的电路，系统体积大也无法集成，也增加了功耗。专利CN201120373379.2公开了一种过零信号检测电路，其采用的是光耦电路检测；专利CN201110047473.3公开了一种交流电过零信号采集电路，其采用的是光耦电路检测。

在电力线载波通信应用中，载波信号的接收和发送都通过耦合线圈来完成；同时，耦合线圈可以实现高低压隔离，并可衰减工频信号达到安全的目的。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的是提供了一种基于耦合线圈的信号的过零信号产生方法。这种方法与光耦电路产生过零的方法相比，通过利用电力线载波通信中已有的耦合线圈的特性，在市电电压上并不产生额外的功率消耗，可以说是一种零功耗的方法。

2、技术方案

发明原理：耦合线圈是由收发绕组绕制在磁环上而成，在工频电压到达峰值时，由于磁环内磁场方向发生变化而使得接收绕组上产生一个宽度约200us的特征脉冲信号，进一步地，通过在接收绕组接收到的特征脉冲信号进行低通滤波，滤除高频噪声后进行模数转化其进行数字化采样，采样的数据进行特征匹配检测，检测出市电电压的峰值时间，进而计算得出过零点。因此，本发明的思路是通过数字采样和特征匹配的方法，检测载波耦合信号的特征信息，确认市电信号的峰值点，从而计算出过零信号。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于耦合线圈信号的过零信号产生方法，包括以下步骤：

(1)产生特征脉冲信号，将市电电压通过载波通信中的耦合线圈产生了特征脉冲信号；

(2)信号预处理，将特征脉冲信号通过模拟低通滤波器进行滤波，滤除信号中的高频噪声；

(3)信号采样，对滤波后的信号通过模数转换器进行数字化采样；

(4)特征匹配，采样的数据通过数字处理器进行脉冲的信号特征值匹配检测，匹配检测的具体实现过程为：采样后的信号与本地存储的理想特征脉冲信号进行相关运算；

(5)过零计算，对相关运算的结果搜索最大值，确认特征脉冲信号的出现时间(峰值点)，进而计算产生零信号。

所述理想特征脉冲信号为：S(t)＝exp(-τt)·sin(2πft)，τ是特征脉冲信号的衰减因子，且τ＞0，f是特征脉冲信号的振荡频率。

所述相关运算为其中：u(n-k)是模数转化器数字化的信号，S(k)是理想特征脉冲信号，conj(·)表示共轭运算，M为理想特征脉冲信号的长度。相关运算的原理是，采样后的信号与理想特征脉冲信号近似度越大，相关性越强。当采样的信号中包含耦合线圈产生的特征脉冲信号时，与本地存储的理想特征脉冲信号进行相关运算，相关运算的结果就会得到一个峰值，该峰值对应的时间就是耦合线圈产生的特征脉冲信号出现的时间。针对这一特征，对相关运算的结果搜索最大值，进而得到脉冲信号的出现时间。若检测出市电电压的第一个峰值时间T₀，第二个峰值时间T₁，第三个峰值时间T₂，第n-1个峰值时间T_n，第n个峰值时间T_n+1，相邻的两个峰值中间的位置即为过零点，则市电电压的对应过零点位置分别为(T₀+T₁)/2，(T₁+T₂)/2，……(T_n+T_n+1)/2。

3、有益效果