CN101980415B - 主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力线工频通信技术领域的一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统。包括变电所的主站设备和配电变压器端的远程通信终端，要实现主动方式的上行通信，工频通信主站就必需确知上行调制信号的起始工频周期；在上行工频信号调制时增加了基于伪随机序列的同步信息；解调时，在同步信息时段将电流采样信号根据调制编码形成合成信号，利用合成信号的频域能量的自相关特性来进行上行同步检测，使得通信主站能够解调终端主动发送的上行信号，从而实现了故障报警信息的实时传输。本发明的上行解调设备采用分布式结构，当出现多点故障报警时也能够实现并行接收。能够实时传输报警信息，为电气设备的远程监测提供了良好的信息传输平台。

Description

主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统

技术领域

本发明属于电力线工频通信技术领域，特别涉及电力系统中的一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统。

背景技术

电力线工频通信方式通过电压过零附近的畸变信号来实现信息的传输，与常规载波通信比较具备能够跨越变压器长距离传输的特点，具有重要的应用前景。

传统的工频通信系统都是主从模式，变电所端的工频通信主站处于主动地位，用户终端通过同步检测确定下行数据的起始时间，然后才能进行数据解调，工频通信主站通过协议能够事先确知上行信号的起始工频周期，可以直接根据编码进行数据解调，这种方式为上行数据解调提供了方便，但当用户终端发生故障时，只能等待工频通信主站巡检才报警，而工频通信速率慢，巡检时间长，因此，传统的工频通信方式应用于电气设备的远程监测领域时，难以实现故障报警信息的实时传输。

在电力线工频通信系统中(如图1所示)，从变电所到用户终端的下行通信通过电压畸变实现，每位数据以连续2个工频周期中电压调制信号所在周期位置来代表；从用户终端到变电所的上行信号，通过电压过零附近的电流畸变来实现，每位上行信息通过4个工频周期内的畸变电流信号代表，因此上下行工频通信都必需确定数据信息的起始工频周期才能进行数据解调。

要传输实时报警信息就必需使得工频通信具备主动的上行通信功能，工频通信主站就必需能够确知上行信号的起始工频周期，也就是上行同步检测；传统工频通信的下行同步检测是根据电压畸变信号对工频电压过零时间的影响程度，设置电压过零时间的变化阈值来判断是否出现下行电压调制信号；上行调制电流的大小与配电变压器的容量、驱动阻抗等参数有关，不同位置的调制电流存在明显差异，下行工频通信的同步检测方式明显无法应用于上行同步检测。

在上行信号调制时增加了基于伪随机序列编码的同步信息，工频通信主站在同步信息时段将电流采样信号根据伪随机序编码形成合成信号，当工频周期正好是同步信息起始周期时，合成信号中的上行调制信号成份最强且方向为正。本发明采用维格纳分布进行合成信号的频域能量参数计算，采用互相关运算判断合成信号中调制信号成份的方向，这样当频域能量参数最大且调制方向为正的工频周期就是同步信息的起始周期，就实现了上行工频信号的同步检测；维格纳分布的计算量很大，为了计算的实时性，本发明只计算合成信号中符合上行调制信号频域范围的能量参数。由于上行同步检测时无需设置判决门限，各配电变压器的所发送的上行信号都能进行同步检测而且抗干扰能力强。

当同步检测成功后，上行工频通信的数据解调根据上行数据编码通过电流信号进行差分和应用互相关运算判断调制信号的方向就能够容易地实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统，其特征在于，所述主动方式上行电力线工频通信系统由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成；

在变电所，下行信号驱动装置一路通过调制变连接在10KV母线上，另一路同时连接1台工控机和1-N台线路解调器；1-N台线路解调器分别通过电压互感器PT和电流互感器CT连接在1-N条10KV支线上；

所述上行信号解调装置，上行解调设备采用分布式结构，由1台工控机和多台线路解调器组成，工控机负责系统管理，线路解调器承担上行解调功能，它们之间通过RS485接口和双绞线交换信息；

所述位于配电变压器低压侧的1-N个远程通信终端通过电压互感器PT、配电变压器对应连接在1-N条10KV支线上。

所述远程通信终端的装置主要包括具有以DSP处理器为核心的处理模块、16位A/D转换器、电压电流互感器、信号调理电路、由可控硅和电阻构成的上行工频通信驱动电路，所述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，进行下行数据解调

所述线路解调器的工作方式由工控机来进行控制，当所述工频通信系统没有轮询任务时，线路解调器处于被动接收状态，通过各终端发送的上行同步信息判断上行数据的起始周期然后进行数据解调；当线路解调器处于轮询工作状态时，根据下行控制指令和协议在规定的工频周期开始解调上行数据，无须进行同步检测。

一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法，其特征在于，

1)首先由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成主动方式上行电力线工频通信系统；工频通信系统能够在不进行下行呼叫的前提下，上行信号解调装置可以接收远程通信终端主动发送上行报警信号，这样就实现了报警信息的实时传输；

2)主动方式上行信号的接收，工频通信终端主动向通信主站发送上行数据前增加了基于采用伪噪声编码的上行同步信息；变电所的通信主站能够在不用发送下行指令的前提下解调工频通信终端主动发送的上行信息；该上行信息通过多个工频周期来表示，所以首先要进行同步检测判断判断是否出现上行电流调制信号以及确定上行信息的起始工频周期，当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调；

3)在同步检测中，既需要分析电流合成信号中的调制信号能量，还需要判断调制信号的方向，上行通信一般在电压过零前30°进行调制，从设备成本考虑，终端采用电阻调制，所以电流调制信号的形状与所占时间长度可以确定，参考信号，通过合成信号与参考信号之间的互相关参数的正负就能够反映调制信号的方向；

根据上行同步信息的编码特点，电流合成信号中既有调制信号也有噪声信号，当前周期正好是同步信息的起始周期时，合成信号中调制信号成份能够得到N倍的增强，当相差1个工频周期时，调制信号成份得到-N/2倍的增强，而其余情况调制信号成份不能得到增强；这样，通过合成信号中符合畸变信号特征的频域能量参数及调制成份的方向就能够实现上行同步检测；当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调。

所述每个上行同步信息由2N个工频周期的电流来代表，在各周期的合成信号所产生的特征参数中，同步周期时刻的能量最大且为调制方向正，远程工频通信终端主动发送上行数据时，需要发送4到6个上行同步信息，当连续多个综合特征参数的正向峰值出现的时刻都间隔2N个电压周期时，就可以判断该周期是上行通信的同步时刻；为了实现同步检测，线路解调器每个电压周期都进行采样电流信号合的成运算，将相邻周期的电流分信号通过与发送端一致的编码产生合成信号s(t)，

其过程为：

其中，p(k)为伪噪声编码，I(t)为电流采样信号，T为工频周期，k为采样的周期数；

本发明的有益效果是本发明由于能够主动方式的上行工频通信时，当终端发生故障时，工频通信主站能够迅速得到报警信息，弥补了传统工频通信方式的缺陷，为工频通信应用于重要电气设备的远程监测提供了良好的信息传输平台。

附图说明

图1为主动上行方式工频通信系统结构示意图。

图2为工频通信系统设备结构示意图。

图3为上行同步信息示意图。

图4为远程通信终端结构示意图。

图5为上行调制电路示意图。

图6线路解调器结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法及系统。下面结合附图对本发明予以说明。

图1所示为主动上行方式工频通信系统结构示意图及图2为工频通信系统设备结构示意图。图中所述主动方式上行电力线工频通信系统由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成；

在变电所，下行信号驱动装置一路通过调制变连接在10KV母线上，另一路同时连接1台工控机和1-N台线路解调器；1-N台线路解调器分别通过电压互感器PT和电流互感器CT连接在1-N条10KV支线上。与传统的工频通信系统比较，本发明的工频通信系统能够在不进行下行呼叫的前提下，上行信号解调装置可以接收远程通信终端主动发送上行报警信号，这样就实现了报警信息的实时传输。

所述上行信号解调装置，上行解调设备采用分布式结构(如图2所示)，由1台工控机和多台线路解调器组成，工控机负责系统管理，线路解调器承担上行解调功能，它们之间通过RS485接口和双绞线交换信息；每台线路解调器对应接收1条10KV支线的上行电流畸变信息，彼此之间没有影响，能够实现并行接收；工控机与线路解调器之间采用轮询方式进行通信，当线路解调器接收到该支线上终端发送的上行数据后，将该信息转发给工控机，由于RS485接口的通信速率远远快于工频通信速率，所以线路解调器通过轮询方式能够将上行解调数据实时传输至工控机。

当所述的工频通信系统既能够按照传统工频通信系统一样按照主从方工作时，工控机通过RS485线路向下行驱动装置发送控制指令，该指令同时也被各线路解调器接收，根据事先规定的下行数据长度和收发间隔，线路解调器能够确知上行工频通信数据的起始周期，无须采用同步检测就能够实现数据解调。

由于本发明具备接收远程通信终端主动发送上行报警信号的功能，所述线路解调器在平常状态下处于被动接收状态，当远程通信终端主动发送上行信号时，由于调制电流中有上行同步信息，线路解调器通过采集10KV线路的电流，然后进行数字信号处理确知上行同步信息及数据信息的起始工频周期，然后就能够解调上行数据。下行电压畸变信号的调制与传统工频通信系统一样，既可以采用变电所的所用变进行调制，也可以通过专门的调制变压器实现。

线路解调器的工作方式由工控机来进行控制，当所述工频通信系统没有轮询任务时，线路解调器处于被动接收状态，通过各终端发送的上行同步信息判断上行数据的起始周期然后进行数据解调；当线路解调器处于轮询工作状态时，根据下行控制指令和协议在规定的工频周期开始解调上行数据，无须进行同步检测。

当电力线工频通信系统应用于重要电气设备的远程监测时，可以克服传统工频通信系统通过轮询才能得到故障报警信息的缺点。

图3所示为上行同步信息示意图。

上行接收的主要特点在于变电所的通信主站能够在不用发送下行指令的前提下解调工频通信终端主动发送的上行信息。

由于每位上行数据通过多个工频周期来表示，所以首先要进行同步检测判断判断是否出现上行电流调制信号以及确定上行信息的起始工频周期，然后才能根据数据编码进行解调。

所述工频通信终端主动向通信主站发送上行数据前增加了基于采用伪随机序列编码的上行同步信息。

上行同步信息在2N个工频周期通过N个序列码片来实现调制，每个码片用两个工频周期中电流畸变信号位置的前后来代表，本专利选择N为7左右，上行同步信息的码片

为了实现同步检测，线路解调器每个电压周期都进行采样电流信号合的成运算，将相邻周期的电流分信号通过与发送端一致的编码产生合成信号s(t)，其过程为：

其中，p(k)为伪噪声编码，I(t)为电流采样信号，T为工频周期，k为采样的周期数。

根据上行同步信息的编码特点，电流合成信号中既有调制信号也有噪声信号，当前周期正好是同步信息的起始周期时，合成信号中调制信号成份能够得到N倍的增强，当相差1个工频周期时，调制信号成份得到-N/2倍的增强，而其余情况调制信号成份不能得到增强；这样，通过合成信号中符合畸变信号特征的频域能量参数及调制成份的方向就能够实现上行同步检测。

工频通信系统中，上行电流畸变信号在200Hz至500Hz之间，本专利采用维格纳分布(WVD)来计算合成信号中上行调制成份的频域能量参数，采用互相关方式判断调制信号的方向。

为了抑制不同信号之间的交叉干扰，本专利将维格纳分布变换与基于短时傅立叶变换的自谱窗函数结合进行能量参数计算。

合成信号s(t)的维格纳分布为：

$W(t,\mathrm{\ω})=\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}s(t+\mathrm{\τ}/2)s*(t-\mathrm{\τ}/2)\exp (-\mathrm{j\ω\τ})\mathrm{d\τ}$

基于短时傅立叶变换的自谱窗函数为：

$Q(t,\mathrm{\ω})={\left|\mathrm{STFT}(t,\mathrm{\ω})\right|}^2={\left|\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}s\left(\mathrm{\τ}\right)h(\mathrm{\τ}-t)\exp (-\mathrm{j\ω\τ})\mathrm{d\τ}\right|}^2$

其中，h(t)为短时傅立叶变换的窗函数，本专利选择为矩形窗。

这样，抑制交叉影响的维格纳分布为：W(t，ω)^▽＝W(t，ω)Q(t，ω)

维格纳分布的运算量很大，为了计算的实时性，本专利只分析合成信号中符合调制信号频率范围的200Hz至500Hz之间的能量参数，考虑到电网中奇次谐波干扰比较严重，本专利采用208.3Hz、312.5Hz、416.6Hz这3个偶次谐波附近频率的维格纳分布来反映调制信号的时频分布情况。

由于电流合成信号在2个电压过零区域都存在电流畸变，在同步周期的电流合成信号时频分布参数中，将会出现2个能量集中区域，它们之间间隔10ms，每个区域所占时间约3ms，这2个能量集中区域的能量之和就是上行电流合成信号的能量。

在同步检测中，既需要分析电流合成信号中的调制信号能量，还需要判断调制信号的方向。上行通信一般在电压过零前30°进行调制，从设备成本考虑，终端采用电阻调制，所以电流调制信号的形状与所占时间长度可以确定，参考信号，通过合成信号与参考信号之间的互相关参数的正负就能够反映调制信号的方向。

每个上行同步信息由2N个工频周期的电流来代表，在各周期的合成信号所产生的特征参数中，同步周期时刻的能量最大且为调制方向正，远程工频通信终端主动发送上行数据时，需要发送4到6个上行同步信息，当连续多个综合特征参数的正向峰值出现的时刻都间隔2N个电压周期时，就可以判断该周期是上行通信的同步时刻。

当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调。

由于变电所的工频通信通信主站能够随时解调来自远程通信终端主动发送的上行信息，本专利的工频通信系统能够实现故障信息的实时传输，克服了传统工频通信方式的缺陷，为工频通信系统应用于电气设备的远程监测提供了有利条件。

图4所示为远程通信终端结构示意图。所述远程通信终端的装置主要包括具有以DSP处理器为核心的处理模块、16位A/D转换器、电压电流互感器、信号调理电路、由可控硅和电阻构成的上行工频通信驱动电路等，。

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，进行下行数据解调。

当出现故障通信终端需要向变电所的通信主站发送报警信息时，所述终端能够主动向变电所发送报警信息，无须等待下行呼叫；为了防止线路中出现畸变信号冲突，所述终端内的DSP首先需要通过对电压信号的解调中分析是否此时线路中是否有下行地那英调制信号，同时根据协议分析其他终端是否正在回送上行电流调制信号。

当所述终端判断供电线路中没有工频调制信号时，就能够发送报警数据，由于变电所的接收装置事先不知上行编码的起始工频周期，终端能在报警数据信息前增加了基于伪随机序列编码的同步信息，为变电所的上行解调装置识别报警数据的起始周期提供原始信息。为了能够使得上行解调设备同时接收更多终端同时进行的报警信息，所述终端采用不同相进行上行调制时采用不同的同步信息编码，它们相互正交。

图5所示为上行调制电路示意图。工频通信上行信号发送过程中，DSP根据上行同步信息和数据根据调制编码确定需要进行畸变电流的工频周期；调制时，DSP通过采集、分析电压信号得到电压过零点前30°时刻，DSP控制口通过触发电路驱动可控硅导通，使电压过零点附近产生微小电流畸变携带信号。

为了防止可控硅误触发带来的危险，所述工频通信终端通过三个IO口通过逻辑电路译码来控制可控硅的触发，这样就大大降低了干扰信号、单片机死机等使可控硅误触发的危险，提高了设备的可靠性。

由于远程通信终端数量大，本发明选择上行电流畸变采用电阻作为驱动器件，也是通过可控硅与触发电路进行驱动；由于可控硅串联电阻直接接在了220V电源上，而且电阻阻值很小，为了确保系统安全，在可控硅与电阻的串联回路中加入了无源保护电路。这样当可控硅发生击穿、误触发等意外情况时，无源保护电路可以迅速的切断电路，确保电变压器等设备安全。

所述工频通信终端中，DSP选择TMS320LF2407，16位A/D选择ADS8364。

图6所示为线路解调器结构示意图，图中，每条10KV支线都有1台线路解调器，它们通过RS485接口和双绞线与工控机交换信息。以DSP和16位AD检测电路为核心，2次PT、CT从变电所10KV或6KV线路的的1次PT、CT得到电压、电流信号，其中电压信号通过正负比较电路后将50hz工频电压信号转换成方波信号，使得DSP能够得到本端电压过零时刻。

所述线路解调器在平常状态下处于被动接收状态，当远程通信终端主动发送上行信号时，由于调制电流中有上行同步信息，线路解调器通过采集10KV线路的电流，然后进行数字信号处理确知上行同步信息及数据信息的起始工频周期，然后就能够解调上行数据。

当所述的工频通信系统既能够按照传统工频通信系统一样按照主从方工作时，线路解调器能够确知上行工频通信数据的起始周期，无须采用同步检测就能够实现数据解调。

所述线路解调器中，DSP选择TMS320LF2407，16位A/D选择ADS8364。

为了实现同步检测，线路解调器每个电压周期都进行采样电流信号合的成运算，将相邻周期的电流分信号通过与发送端一致的编码产生合成信号s(t)，其过程为：

其中，p(k)为伪噪声编码，I(t)为电流采样信号，T为工频周期，k为采样的周期数。

根据上行同步信息的编码特点，电流合成信号中既有调制信号也有噪声信号，当前周期正好是同步信息的起始周期时，合成信号中调制信号成份能够得到N倍的增强，当相差1个工频周期时，调制信号成份得到-N/2倍的增强，而其余情况调制信号成份不能得到增强；这样，通过合成信号中符合畸变信号特征的频域能量参数及调制成份的方向就能够实现上行同步检测。

工频通信系统中，上行电流畸变信号在200Hz至500Hz之间，本专利采用维格纳分布(WVD)来计算合成信号中上行调制成份的频域能量参数，采用互相关方式判断调制信号的方向。

为了抑制不同信号之间的交叉干扰，本专利将维格纳分布变换与基于短时傅立叶变换的自谱窗函数结合进行能量参数计算。

合成信号s(t)的维格纳分布为：

$W(t,\mathrm{\ω})=\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}s(t+\mathrm{\τ}/2)s*(t-\mathrm{\τ}/2)\exp (-\mathrm{j\ω\τ})\mathrm{d\τ}$

基于短时傅立叶变换的自谱窗函数为：

$Q(t,\mathrm{\ω})={\left|\mathrm{STFT}(t,\mathrm{\ω})\right|}^2={\left|\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}s\left(\mathrm{\τ}\right)h(\mathrm{\τ}-t)\exp (-\mathrm{j\ω\τ})\mathrm{d\τ}\right|}^2$

其中，h(t)为短时傅立叶变换的窗函数，本专利选择为矩形窗。这样，抑制交叉影响的维格纳分布为：W(t，ω)^▽＝W(t，ω)Q(t，ω)

维格纳分布的运算量很大，为了计算的实时性，本专利只分析合成信号中符合调制信号频率范围的200Hz至500Hz之间的能量参数，考虑到电网中奇次谐波干扰比较严重，本专利采用208.3Hz、312.5Hz、416.6Hz这3个偶次谐波附近频率的维格纳分布来反映调制信号的时频分布情况。

由于电流合成信号在2个电压过零区域都存在电流畸变，在同步周期的电流合成信号时频分布参数中，将会出现2个能量集中区域，它们之间间隔10ms，每个区域所占时间约3ms，这2个能量集中区域的能量之和就是上行电流合成信号的能量。

在同步检测中，既需要分析电流合成信号中的调制信号能量，还需要判断调制信号的方向。上行通信一般在电压过零前30°进行调制，从设备成本考虑，终端采用电阻调制，所以电流调制信号的形状与所占时间长度可以确定，参考信号，通过合成信号与参考信号之间的互相关参数的正负就能够反映调制信号的方向。

每个上行同步信息由2N个工频周期的电流来代表，在各周期的合成信号所产生的特征参数中，同步周期时刻的能量最大且为调制方向正，远程工频通信终端主动发送上行数据时，需要发送4到6个上行同步信息，当连续多个综合特征参数的正向峰值出现的时刻都间隔2N个电压周期时，就可以判断该周期是上行通信的同步时刻。

当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调。

由于变电所的工频通信通信主站能够随时解调来自远程通信终端主动发送的上行信息，工频通信系统能够实现故障信息的实时传输，克服了传统工频通信方式的缺陷，为工频通信系统应用于电气设备的远程监测提供了有利条件。

Claims (4)

1.一种主动方式上行电力线工频通信系统，其特征在于，所述主动方式上行电力线工频通信系统由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成；

在变电所，下行信号驱动装置一路通过调制变压器连接在10KV母线上，另一路同时连接1台工控机和1-N台线路解调器；1-N台线路解调器分别通过电压互感器PT和电流互感器CT连接在1-N条10KV支线上；

所述上行信号解调装置，上行解调设备采用分布式结构，由1台工控机和多台线路解调器组成，工控机负责系统管理，线路解调器承担上行解调功能，它们之间通过RS485接口和双绞线交换信息；

所述位于配电变压器低压侧的1-N个远程通信终端通过电压互感器PT、配电变压器对应连接在1-N条10KV支线上；

所述远程通信终端的装置主要包括具有以DSP处理器为核心的处理模块、16位A/D转换器、电压电流互感器、信号调理电路、由可控硅和电阻构成的上行工频通信驱动电路，所述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，进行下行数据解调。

2.根据权利要求1所述一种主动方式上行电力线工频通信系统，其特征在于，所述线路解调器的工作方式由工控机来进行控制，当所述工频通信系统没有轮询任务时，线路解调器处于被动接收状态，通过各终端发送的上行同步信息判断上行数据的起始周期然后进行数据解调；当线路解调器处于轮询工作状态时，根据下行控制指令和协议在规定的工频周期开始解调上行数据，无须进行同步检测。

3.一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法，其特征在于，包括：

1)首先由位于变电所的下行信号驱动装置、上行信号解调装置，以及位于配电变压器低压侧的远程通信终端组成主动方式上行电力线工频通信系统；工频通信系统能够在不进行下行呼叫的前提下，上行信号解调装置可以接收远程通信终端主动发送上行报警信号，这样就实现了报警信息的实时传输；

2)主动方式上行信号的接收，工频通信终端主动向通信主站发送上行数据前增加了基于采用伪随机序列编码的上行同步信息；变电所的通信主站能够在不用发送下行指令的前提下解调工频通信终端主动发送的上行信息；该上行信息通过多个工频周期来表示，所以首先要进行同步检测判断，判断是否出现上行电流调制信号以及确定上行信息的起始工频周期；当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调；其中，伪随机序列编码一方面是可以预先确定的，并且是可以重复地生产和复制的，一方面又具有某种随机序列的随机特性；

3)在同步检测中，既需要分析电流合成信号中的调制信号能量，还需要判断调制信号的方向，上行通信一般在电压过零前30°进行调制，从设备成本考虑，终端采用电阻调制，所以电流调制信号的形状与所占时间长度可以确定，通过合成信号与参考信号之间的互相关参数的正负就能够反映调制信号的方向；

根据上行同步信息的编码特点，电流合成信号中既有调制信号也有噪声信号，当前周期正好是同步信息的起始周期时，合成信号中调制信号成份能够得到N倍的增强，当相差1个工频周期时，调制信号成份得到-N/2倍的增强，而其余情况调制信号成份不能得到增强；这样，通过合成信号中符合畸变信号特征的频域能量参数及调制成份的方向就能够实现上行同步检测；当数据信息的起始工频周期确定后，根据事先设置的数据编码进行互相关检测就能够实现上行数据解调。

4.根据权利要求3所述一种主动方式上行电力线工频通信的实现方法，其特征在于，所述每个上行同步信息由2N个工频周期的电流来代表，在各周期的合成信号所产生的特征参数中，同步周期时刻的能量最大且为调制方向正，远程工频通信终端主动发送上行数据时，需要发送4到6个上行同步信息，当连续多个综合特征参数的正向峰值出现的时刻都间隔2N个电压周期时，就可以判断该周期是上行通信的同步时刻；为了实现同步检测，线路解调器每个电压周期都进行采样电流信号的合成运算，将相邻周期的电流分信号通过与发送端一致的编码产生合成信号s(t)，

其过程为： $S\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[I(t-2\mathrm{kT})-I(t-2\mathrm{kT}-T)]p\left(k\right)$

其中，p(k)为伪噪声编码，I(t)为电流采样信号，T为工频周期，k为采样的周期数。

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