[发明专利]基于时段自适应的电力线工频通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明电力线工频通信技术领域。特别涉及电力系统网络结构、通信及信号处理的一种基于时段自适应的的电力线工频通信系统及方法。 

背景技术

电力线工频通信方式通过电压过零附近的电压、电流畸变来实现信息的传输，由于畸变信号属于低频信号，无须在高压线路附加设备就能够实现跨变压器台区的长距离传输，与采用高频信号传输的10KV电力载波通信比较，设备成本低得多，与公共无线网络比较，没有通信服务费用；因此，电力线工频通信在配电自动化管理领域具有重要的应用前景。 

如图1所示的工频通信系统结构示意图，在变电所的主变压器副边的高压输电线依次跨接调制变压器、配电变压器。电力线不是专门的通信线路，信道环境不理想，工频通信方式还难以保证工业电网的通信性能，基本只在民用电网的抄表系统有应用；以往的研究重点主要在工业电网的噪声对工频调制信号的影响方面，而忽略了工频通信收发端电压过零时刻的差异，如图2所示的畸变信号及收发端电压过零时差，由于供电线路阻抗、变压器连接方式、负载等因素，变电所与配电变压器电压侧的电压过零时刻存在差异，尤其在工业电网中，用电负载主要是大功率电机，电压过零差较大；传统的工频通信方式基于本端电压过零时刻作为工频通信的调制解调时域，会导致工频调制信号的解调时段与信号的存在时域存在明显误差，再加上电网噪声的干扰，工频通信性能受到严重影响。 

本发明设计在工频通信数据信息调制前，增加了基于伪随机序列编码的前导信息，解调时，在前导信息时段将电压或电流采样信号根据伪随机序编码形成合 成信号，明显提高工频调制信号的信噪比，然后利用维格纳分布进行时频分析来确定工频调制信号所在时域，在数据解调时根据时频分析得到的电压过零时差来进行解调运算，由于解调、判决时段准确，工频通信的抗干扰能力得到明显增强，能够适应工业电网恶劣的信道环境，同时还能够自动适应配电变压器的各种连接方式。 

发明内容

本发明的目的是提供基于时段自适应的电力线工频通信检测方法及系统，其特征在于，所述基于时段自适应的电力线工频通信检测系统由位于变电所的主站设备和位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成，所述主站装置又包括下行信号驱动装置和上行信号解调装置；下行信号驱动装置通过变电所内的所用变压器连接在高压输电线路上，A/D转换器通过电压互感器PT和电流互感器CT连接在高压输电线路上，将PT、CT采集的电压和电流信号转换为可供DSP处理的数字量；DSP处理器，下行信号驱动装置和A/D转换器组成控制模块；工频信号终端通过电压互感器PT和配电变压器连接在高压输电线路上； 

所述下行信号驱动装置由微处理器CPU分别连接双向可控硅的触发电路、正负比较电路和Max485；双向可控硅通过保护电路和电感L连接，正负比较电路连接信号调理电路构成；信号调理电路通过电压互感器PT连接至所用变压器副边；电感L连接至所用变压器副边；工控机和Max485连接； 

所述上行信号解调装置以DSP处理器和16位A/D转换器连接组成，DSP处理器通过正负比较电路、电压互感器PT与所用变压器连接；16位A/D转换器通过调理电路分别与连接在A、B、C相线上的三个二次电流互感器CT连接；所述远程通信终端包括由DSP处理器和16位A/D转换器连接组成处理模块，，DSP处理器连接触发电路，触发电路通过保护电路连接双向可控硅的控制极，双 向可控硅的漏极通过电感L接地，源极连接配电变压器380V端；配电变压器380V端通过电压互感器PT分别连接信号调理电路和正负比较电路，并且信号调理电路再连接16位A/D转换器，正负比较电路再连接DSP处理器。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，首先根据前导信息确定来自变电所的下行电压畸变信息所在时域，然后结合收发端电压过零时差进行数据解调，抗干扰能力大大增强， 

所述下行信号驱动装置通过调制变压器或变电所用变在电压过零附近产生电压畸变信号传输至配电变压器的低压侧，远程通信终端基于时段自适应方式接收、处理下行信号；当工频通信终端回送上行信息时，通信终端在电压过零附近通过配电变压器产生电流畸变信号，变电所的上行信号解调装置通过传感器采集10KV线路的电流信号，也是基于时段自适应方式实现上行解调。由于具备时段自适应接收特点，本发明的工频通信系统在调制解调时，能够自适应调制变压器和配电变压器的各种连接方式。 

一种基于时段自适应的电力线工频通信检测方法，其特征在于，包括以下部分：