专利名称：一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法
技术领域：
本发明属通信技术领域，特别是涉及工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法的改进。
二.
背景技术：
电力线工频通信是一种在配电网50Hz电压基波过零点附近调制产生电压或电流的微弱畸变信号波形来传输信息的通信技术。其基本原理是设电网电压波形过零点前临近某一电角度(一般与过零点位置相差小于30度)作为信号发送与接收的起始角度。数据发送电路模块检测到电压过零点临近的角度时，由调制电路根据待发送信号序列调制出一个瞬时电流脉冲，产生一微弱畸变电压信号耦合到配电网的电压基波的过零点附近位置上，随电压基波在电力线传输，从而完成一个数码的发送。数据采集电路模块检测到电压过零点临近的角度时，开始采样电网电压基波信号数据，然后通过分析电压基波过零点附近的微小畸变得到一个数码，完成信号的接收。应用电压基波是否携带畸变信号作为信息传输的方式，通过设计一定的通信规则，就可以实现甚低频的电力线通信。工频通信信号常利用两个相邻电压周期波形来表示一位信息。若采用幅值检测方式，则信号比较为相邻两波相同时间位置的幅值进行相减。调制信号是在过零点前一定电角度(相差小于30度)开始调制，由于调制点在过零点前附近，故干扰信号相对比较小，同样，检测信号也是在同样位置开始采样，到过零点位置采样结束，形成一组采样数据。由于电网大负载的投入或撤出以及供电电网的波动，电网电压常常产生很大的波动，实际幅值相差可超过30%，因此，即使不考虑随机干扰信号或调制信号，相邻电压同一采样点位置之间的电压值也会相差很大，若直接采取相邻电压波形数据相减取得调制信号，将含有很大的电压波动信号，往往不能正确判断是否存在调制信号，需要加以消除，否则难以进行正常的工频通信。
三.
发明内容
本发明的目的是设计一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法，以便能实现高质量的工频通信。本发明的目的是这样实现的一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法，其特征为用两个相邻电压周期波形表示一位信息，对每一个检测电压波形，以采样起点为一端，到电压过零点采样点为另一端，设置一直线，然后将该电压波形采样数据与直线所对应位置的数值相减，得出的数据作为该电压波所在的检测信号数据，另一个相邻电压波形也采用上述同样方法共得两组数据，然后将所得的两组数据对应相减，所得的一组结果数据为检测信号。一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法的计算机软件流程， 其特征为开始后判断是否为第1波形过零点前采样起始位置，否返回开始，是则进入逐点采样第1个波形数据，每采样完一点数据后判断是否为第1波形过零点前采样终止位置，否返回继续逐点采样第1波形数据，是则进入以采样起始及终止位置为两端点设置一直线， 再进入逐点计算该直线与各采样点对应位置的值并将所在采样点数据与计算值相减作为第ι波形信号采样值数组；计算完毕判断是否已到第2波形过零点前采样起始位置，否返回继续判断；是则进入逐点采样第2个波形数据，每采样完一点数据后判断是否为第2波形过零点前采样终止位置，否返回继续逐点采样第2波形数据，是则进入以采样起始及终止位置为两端点设置一直线，再进入逐点计算该直线与各采样点对应位置的值并将所在采样点数据与计算值相减作为第2波形信号采样值数组；然后进入第1波采样信号数组与第 2波采样信号数组相减作为最终采样信号数组，该采样信号数组已是滤除电网电压波动影响的最终采样信号数组，然后将采样信号数组送到信号分析识别模块，确定传送的代码是1 或是0。采取以上措施的本发明，由于只是其中一个波形含有调制信号，因此直接相减后调制信号仍被保持，但电网电压波动影响已基本被滤除，能实现高质量的工频通信。
四.
附图1是工频通信代码“1”的电压波形调制信号示意图；附图2是工频通信代码“0”的电压波形调制信号示意图；附图3是工频通信时间检测法示意图；附图4是工频通信幅值检测法示意图；附图5是本发明的计算机软件流程图；附图6是本发明的未加调制信号时相邻电压采样波形的采样信号样例图；附图7是本发明的未加调制信号时相邻电压采样波形数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图8是本发明的未加调制信号时相邻电压采样波形及设置直线的信号样例图；附图9是本发明的未加调制信号时第1个电压采样波形数据与设置直线的数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图10是本发明的未加调制信号时第2个电压采样波形数据与设置直线的数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图11是本发明的附图9与附图10各自所示的数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图12是本发明的加调制信号时相邻电压采样波形的信号样例图；附图13是本发明的加调制信号时相邻电压采样波形数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图14是本发明的加调制信号时相邻电压采样波形及设置直线的采样信号样例图；附图15是本发明的加调制信号时第1个电压采样波形数据与设置直线的数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图16是本发明的加调制信号时第2个电压采样波形数据与设置直线的数据对应相减后信号波形的信号样例图；附图17是本发明的附图15与附图16各自所示的数据对应相减后信号波形的信号样例图。下面再结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。 五.
具体实施例方式电力线双向工频通信是一种在配电网50Hz电压基波过零点附近调制产生电压或电流微弱畸变信号波形来传输信息的通信技术。其基本原理是设电网电压波形过零点前临近某一电角度(一般与过零点位置相差小于30度)作为信号发送与接收的起始电角度。 数据发送电路模块检测到电压过零点临近的电角度时，由调制电路根据待发送信号序列调制出一个瞬时电流脉冲，产生一微弱畸变电压信号耦合到配电网的电压基波的过零点附近位置上，随电压基波在电力线传输，从而完成一个数码的发送。数据采集电路模块检测到电压过零点临近的电角度时，开始采样电网电压基波信号数据，然后通过分析电压基波过零点附近的微小畸变得到一个数码，完成信号的接收。应用电压基波是否携带畸变信号作为信息传输的方式，通过设计一定的通信规则，就可以实现甚低频的电力线通信。附图1给出了本发明实施例的工频通信代码“ 1，，的电压波形调制信号示意图，附图2给出了本发明实施例的工频通信代码“0”的电压波形调制信号示意图。参看附图1和附图2。工频通信常利用两个相邻电压周期波形来表示一位信息，按照前后2个周期电压波形过零点附近位置调制微弱畸变信号的顺序来分别表示代码“ 1，，和“ 0 ”。对这种电压信号调制方式的检测目前基本上可以采用两种方法进行，即时间检测和幅值检测法。附图3给出工频通信时间检测法示意图。参看附图3。利用前后2个周期对应电压幅值相等位置时，其电压波形时间值的差别来识别调制信号。即设置相同的电压门槛值， 检测相邻周期的电压波形门槛值位置的时间间隔值，当其中一个电压波形调制信号而另一个不调制时，两者对应的电压门槛值位置时间间隔值将出现差值，根据时间差值可判断调制信号的有无。设电压门槛值为Vi, i = 0，1，……n-1.检测前1电压波形对应电压门槛值的时间值为=Ttn，i = 0,1,……n-1.后1电压波形对应电压门槛值的时间值为TBi，i = 0，
1，……n-1，令Δ = §(Τ@-Τ_)，暂不考虑噪声及电网频率变化，当电网电压波形中没有
i=0
调制信号时，At = O;若存在调制信号，则显然At兴0。据此，可以判断调制信号是否存在。附图4给出了工频通信幅值检测法示意图。参看附图4。利用前后2个周期对应相同的采样时间位置时，电压幅值的差别来识别调制信号。即在电压波形相同的时间位置采样，检测相邻周期的相同时间位置的电压波形幅值，当其中一个电压波形调制信号而另一个不调制时，两者对应的电压波形幅值将出现差值，根据幅值差值可判断调制信号的有无。设电压波形采样的时间间隔值为Ti, i = 0，1，……n-1.检测前1电压波形对应采样时间间隔位置的电压幅值为Vtn，i=0，l，……n-1.后1电压波形对应电压门槛值的时间值为
权利要求
1.一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法，其特征为用两个相邻电压周期波形表示一位信息，对每一个检测电压波形，以采样起点为一端，到电压过零点采样点为另一端，设置一直线，然后将该电压波形采样数据与直线所对应位置的数值相减， 得出的数据作为该电压波所在的检测信号数据，另一个相邻电压波形也采用上述同样方法共得两组数据，然后将所得的两组数据对应相减，所得的一组结果数据为检测信号。
2.根据权利要求1所述的一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法的计算机软件流程，其特征为开始后判断是否为第1波形过零点前采样起始位置，否返回开始，是则进入逐点采样第1个波形数据，每采样完一点数据后判断是否为第1波形过零点前采样终止位置，否返回继续逐点采样第1波形数据，是则进入以采样起始及终止位置为两端点设置一直线，再进入逐点计算该直线与各采样点对应位置的值并将所在采样点数据与计算值相减作为第1波形信号采样值数组；计算完毕判断是否已到第2波形过零点前采样起始位置，否返回继续判断；是则进入逐点采样第2个波形数据，每采样完一点数据后判断是否为第2波形过零点前采样终止位置，否返回继续逐点采样第2波形数据，是则进入以采样起始及终止位置为两端点设置一直线，再进入逐点计算该直线与各采样点对应位置的值并将所在采样点数据与计算值相减作为第2波形信号采样值数组；然后进入第1波采样信号数组与第2波采样信号数组相减作为最终采样信号数组，该采样信号数组已是滤除电网电压波动影响的最终采样信号数组，然后将采样信号数组送到信号分析识别模块，确定传送的代码是1或是0。
全文摘要
一种工频通信进行信号检测时滤除电网电压波动影响的方法，其特征为用两个相邻电压周期波形表示一位信息，对每一个检测电压波形，以采样起点为一端，到电压过零点采样点为另一端，设置一直线，然后将该电压波形采样数据与直线所对应位置的数值相减，得出的数据作为该电压波所在的检测信号数据，另一个相邻电压波形也采用上述同样方法共得两组数据，然后将所得的两组数据对应相减，所得的一组结果数据为检测信号。本发明由于只是其中一个波形含有调制信号，因此直接相减后调制信号仍被保持，但电网电压波动影响已基本被滤除，能实现高质量的工频通信。
文档编号H02J3/01GK102347611SQ20101024297
公开日2012年2月8日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者姚普粮, 林朝光, 韦甘铭, 黄镜彬, 龙光成 申请人:北海市聚志软件有限公司