一种电力线双向工频通信上行信号检测方法
【专利摘要】本发明是一种电力线工频通信上行信号检测方法，其特点是：包括在双向工频通信上行信号检测时，首先通过加权求和法使调制信号的背景工频信号相互抵消并且增强调制信号，再对增强后的调制信号进行求导，利用集合经验模分解对调制信号进行经验模分解；通过相关运算找到n阶本征模函数中150HZ～500HZ所在的阶数，对所在阶数的本征模函数找到对应阶数的阈值并进行阈值去噪，对去噪处理后的信号利用希尔伯特变换计算信号的希尔伯特边际谱，从而检测调制信号所在时域；能有效的去除大部分噪声及谐波干扰，准确检测调制信号所在时域。具有科学合理，容易实现，检测精度高等优点。
【专利说明】一种电力线双向工频通信上行信号检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力线载波通信的信号检测方法，更具体地说，是一种电力线双 向工频通信上行信号检测方法。
【背景技术】
[0002] 双向工频通信系统是近年来新兴的一种基于电力配电网络的通信系统，该系统以 电力线为数据传输载体，利用过零调制原理实现信号的调制，工频通信上行信号是通过晶 闸管的开关控制在基波电压信号过零点附近处产生的畸变电流脉冲信号，是一种频谱随时 间变化的时变信号。双向工频通信上行信号检测是在大背景下检测小信号，传统的检测方 法是时域检测法，这种方法会损失大量有用的信息，对电网有一定要求，具有一定的局限 性，现有的时域检测方法使用最普遍的小波变换信号检测算法，此方法对调制信号进行时 频分析时会受到小波基选取的影响，导致无法进行精确的时频分析。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种科学合理，简便实用，检测准确的电力线双向工频通信 上行信号检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：
[0004] 1)对信号加权求和消除背景信号：
[0005] 工频通信上行信号的检测是在大背景电流中提取微弱电流，所以利用加权求和抵 消工频信号，，利用+ ，其中IA，IB，I。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；
[0006] 2)对加权求和后的通信信号进行求导：
[0007] 双向工频通信上行调制信号是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，所述EEMD为集合经验模分 解的英文缩写，本领域通常采用其英文缩写EEMD ;
[0008] 3)对处理后的信号进行EEMD :
[0009] 在原始信号中加入均匀分布的高斯白噪声用于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；选定进行EMD的分解次数和白噪声的幅值 系数，分解次数取100,幅值系数取〇. 2,所述EMD为经验模分解的英文缩写，本领域通常采 用其英文缩写EMD ;
[0010] 4)测量各本征模函数频率：
[0011] 通过傅里叶变换测量各阶頂F的频率，找出150HZ?500HZ频率所在的阶数进行 保留，所述MF为本征模函数的英文缩写，本领域通常采用其英文缩写頂F ;
[0012] 5)对保留的MF进行阈值去噪：
[0013] 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；
[0014] 6)计算各阶MF希尔伯特边际谱：
[0015] 获得MF分量后，对于其中一个MF分量记为imf(t)，经过希尔伯变换后的 H[imf(t)]与原分量imf(t)组成解析信号，记为
【权利要求】
1. 一种电力线双向工频通信上行信号检测方法，其特征在于，它包括如下步骤： 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，1。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求导： 双向工频通信上行调制信号是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，所述EEMD为集合经验模分解； 3) 对处理后的信号进行EEMD: 在原始信号中加入均匀分布的高斯白噪声用于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；选定进行EMD的分解次数和白噪声的幅值系数， 分解次数取100,幅值系数取〇. 2,所述EMD为经验模分解； 4) 测量各本征模函数频率： 通过傅里叶变换测量各阶頂F的频率，找出150HZ?500HZ频率所在的阶数进行保留， 所述IMF为本征模函数； 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MF进行降噪处理； 6) 计算各阶MF希尔伯特边际谱： 对得到的MF分量其中一个本征模函数分量记为imf(t)，经过希尔伯变换后的H[imf⑴]与原imf⑴分量组成解析信号，记为= /m/V) + .///[/?!/'(〇〗 = /(/丨Ci0"，其中 9i/) =arctanI；?〇)/r(/)i, /(/) = + ，瞬时角频率为，》(，）= '￥〇><·'**+.H(c〇，t)是振 幅I(t)以灰度形式在频率-时间平面上显示的希尔伯特谱，对H(c〇，t)在时间上积分，进 而求得希尔伯特边际谱。 Jo
2. 按照权利要求1所述的一种电力线工频通信上行信号检测方法，其特征在于，所述 步骤3)对处理后的信号进行EEMD步骤如下： (1) 在原调制畸变电流信号中加入幅值系数为0. 2的高斯白噪声，对所得信号进行 EMD，得到η个MF记为imfj; (2) 对原调制畸变电流信号添加的下一个白噪声序列重复上述步骤，获得各自的MF; ⑶计算剩余信号Ri;1 = XiU)为原始信号，imf^U)为混入第i个 白噪声序列分解得到的第一阶頂F，把剩余信号作为待处理信号进行EMD分解，依次获得Imfij 1? Imfij 2,.... Inifi j； _ η ⑷对所得结果求平均巧= 其中j= 1，2,…η，η为分解的阶数，去除添加 J-:I 的白噪声，得到待测信号。
【文档编号】H04B3/46GK104320157SQ201410597083
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】赵亮, 隋吉生, 王圣达, 丛犁, 陈晓娟, 赵迎会, 王晓辉 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司信息通信公司, 东北电力大学