[发明专利]一种电力线双向工频通信的检测方法

摘要

一种电力线双向工频通信的检测方法，属于电力通信技术领域。包括对信号加权求和消除背景信号；对加权求和后的通信信号进行求导；对处理后的信号进行EEMD分解；测量各IMF的频率；对保留的IMF进行阈值去噪。解决了双向工频通信系统在噪声环境效果不好的问题，可有效适用于谐波噪声功率较大的通信环境，同时能不断提高上行信号的检测性能，大大降低了噪声干扰的影响。

主权项

1.一种电力线双向工频通信的检测方法，包括以下步骤：1)对信号加权求和消除背景信号工频通信上行信号检测是在大背景中提取微弱电流，所以利用加权求和抵消工频信号，利用其中IA，IB，IC是配电网中的三相电流，能消除绝大部分的基波电流影响，同时使信号增强1倍；2)对加权求和后的通信信号进行求导上行信号是通过对电流基波波形的调制来传送信息，信号由用户终端发出，携带相关的信息传回子站，其调制信号的频率在150Hz～500Hz范围内变化；经晶闸管的开关在工频电压过零点处产生的电流脉冲，每个脉冲含有一个极大值或一个极小值以及两个过零点，对这样的信号进行EEMD分解计算量会非常大，对其求导后，每个脉冲含有一个极大值，一个极小值和一个过零点，满足EEMD的分解条件，大大减小了计算量；对其求导的计算过程为本领域技术人员所熟悉的简单数学运算；3)对处理后的信号进行EEMD分解在原信号中加入均匀分布的高斯白噪声，填补原始调制畸变电流中部分尺度缺失，使待测的调制电流在不同程度上连续；减小模态混叠的程度；选定进行EMD的总次数n与白噪声的幅值系数k，这里n取100，k取0.2，分解步骤如下：a.在原始信号中加入幅值系数为0.2的高斯白噪声，对所得待分解信号进行EMD，得到n个本征模函数记为imfj；b.对原始信号加入的下一个混入白噪声序列重复上述步骤，获得各自的IMF；c.计算剩余信号Ri,1＝xi(t)‑imfi,1(t)，xi(t)为原始信号，imfi,1(t)为混入第i个白噪声序列分解得到的第一阶IMF，把剩余信号作为待处理信号进行EMD分解，依次获得imfi,1,imfi,2,....imfi,j；d.对所得结果求平均其中j＝1,2,...n,n为分解的阶数，去除添加的白噪声，得到待测信号；4)测量各IMF的频率：测量各阶IMF的频率，上行信号是通过对电流基波波形的调制来传送信息，信号由用户终端发出，携带相关的信息传回子站，其调制信号的频率在150Hz～600Hz范围内变化，找出150HZ～500HZ频率所在的阶数进行保留，保留的150HZ～500HZ所在的范围为调制信号所在阶数；5)对保留的IMF进行阈值去噪：由于电网中的噪声都是随机的，其能量大部分是均匀分布，有用信号的能量相对集中，根据有用信号和噪声信号能量的分布不同选择合适的阈值对保留的IMF进行降噪处理；采用复值小波分析方法对工频通信上行信号进行解调，选取Gauss函数作为窗函数，即所谓的Morlet复小波，Gauss函数是基函数(正弦和余弦函数)的包络：采用Morlet复小波实部和虚部的离散序列表达式如下：式中n＝1,2,3……，M；n为离散序列的序号；N为一个基波周期的采样点数；M为数据窗的点数；k为谐波次数；b为调节系数；式中前1个因子为窗函数，后一个因子为基函数，基函数中的n‑0.5，窗函数中的n‑0.5‑M/2，是为了使离散序列值对称，性能更好，b取不同实数值，可以调节窗函数和基函数的关系，当b值越小，窗函数越平坦，在时域窗的两端截断误差越大，频率特性中的旁瓣越大，当b值越大时，则时域窗的两端衰减较大，频率特性变宽，而旁瓣变小；设调制信号为x(n)，则可以求得此时基函数的实部XR(n)，基函数的虚部XI(n)，幅值Ak(n)和相角φ(n)：经计算，可以得到经过复值小波变换处理的拟合波形，经过小波变换处理后得到的拟合波形和未处理前的拟合波形十分接近，有效地去除了配电网中的严重的谐波噪声。