CN104320239B - 同步信号过零点的定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步信号过零点的定位方法和装置。其中，同步信号过零点的定位方法包括：对电网信号进行采样，得到采样信号：计算采样结束时刻采样信号的相位角，得到电网信号的相位角；获取同步信号在采样结束时刻的相位角，得到同步信号的相位角；计算电网信号的相位角和同步信号的相位角的相位角差值；以及利用相位角差值调整同步信号的过零点。通过本发明，解决了现有技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题，进而达到了对同步信号的过零点位置进行准确定位、提高电力线网络载波通信成功率的效果。

Description

同步信号过零点的定位方法和装置

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体而言，涉及一种同步信号过零点的定位方法和装置。

背景技术

电力线网络是一个广泛存在的网络，利用它来通信是非常方便的事情。电力载波通信在高压输电网上应用比较成功，对于低压配电网，由于其阻抗变化，多径干扰等问题的影响，低压电力载波信号的传输会出现明显的衰减和畸变，电网变化严重影响通讯的成功率，为了提高其抗干扰能力，一个方面是提高其传输距离，另一方面是提高其传送信号的同步性，保证信号传输的有效性。

在对传送信号的同步性进行提高过程中，通常需要用到同步信号，同步信号位于电力系统正弦信号过零点附近，为了实现信号的正常通讯，需要保证同步信号过零点的准确性。目前是通过硬件电路的比较器来对同步信号的过零点进行定位的，此种确定过零点位置的方式存在以下缺点：

1、由于电子元器件的精度问题，导致输出的同步信号与电网真实的正弦信号存在相移，电网中的负荷变化和谐波干扰等，易引起硬件过零点检测电路的误输出，错误的过零信号，导致信号通讯的同步性存在偏差，影响通讯的成功率。

2、在信号调制过程中，调制信号的影响，导致硬件电路的零点输出存在波动，影响同步信号过零点准确性，降低了通信信号质量，影响通信成功率。

针对相关技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种同步信号过零点的定位方法和装置，以解决现有技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种同步信号过零点的定位方法。

根据本发明的同步信号过零点的定位方法包括：对电网信号进行采样，得到采样信号；计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角；获取所述同步信号在所述采样结束时刻的相位角，得到所述同步信号的相位角；计算所述电网信号的相位角和所述同步信号的相位角的相位角差值；以及利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点。

进一步地，利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点包括：叠加所述相位角差值至所述同步信号的相位角，来调整所述同步信号的过零点。

进一步地，在对电网信号进行采样，得到采样信号之前，所述定位方法还包括：对所述电网信号进行降压处理，其中，对所述电网信号进行采样，得到采样信号包括：对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

进一步地，在对所述电网信号进行降压处理之后，所述定位方法还包括：对进行降压处理后的所述电网信号进行滤波处理，其中，对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号包括：对进行降压处理和滤波处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

进一步地，计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角包括：通过对所述采样信号进行FFT变换，来计算所述采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角。

根据本发明的另一方面，提供了一种同步信号过零点的定位装置。

根据本发明的同步信号过零点的定位装置包括：采样单元，用于对电网信号进行采样，得到采样信号；第一计算单元，用于计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角；获取单元，用于获取所述同步信号在所述采样结束时刻的相位角，得到所述同步信号的相位角；第二计算单元，用于计算所述电网信号的相位角和所述同步信号的相位角的相位角差值；以及调整单元，用于利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点。

进一步地，所述调整单元包括：叠加模块，用于叠加所述相位角差值至所述同步信号的相位角，来调整所述同步信号的过零点。

进一步地，所述定位装置还包括：降压单元，用于对所述电网信号进行降压处理，其中，所述采样单元用于对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

进一步地，所述定位装置还包括：滤波单元，用于对进行降压处理后的所述电网信号进行滤波处理，其中，所述采样单元用于对进行降压处理和滤波处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

进一步地，所述第一计算单元包括：变换模块，用于对所述采样信号进行FFT变换，来计算所述采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角。

在本发明中，采用对电网信号进行采样，得到采样信号：计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角；获取所述同步信号在所述采样结束时刻的相位角，得到所述同步信号的相位角；计算所述电网信号的相位角和所述同步信号的相位角的相位角差值；以及利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点。通过对电网信号的相位角进行检测，并根据电网信号的相位角来调整同步信号的过零点，达到了将同步信号的过零点与电网信号的过零点同步，解决了现有技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题，进而达到了对同步信号的过零点位置进行准确定位、提高电力线网络载波通信成功率的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的同步信号过零点的定位方法的流程图；

图2是根据本发明又一实施例的同步信号过零点的定位方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的同步信号过零点的定位装置的示意图；以及

图4是根据本发明又一实施例的同步信号过零点的定位装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种可以通过本申请装置实施例实施或执行的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，提供了一种同步信号过零点的定位方法，以下对本发明实施例所提供的同步信号过零点的定位方法做具体介绍：

图1是根据本发明实施例的同步信号过零点的定位方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S110：

S102：对电网信号进行采样，得到采样信号，具体地，在本发明实施例中，可以对电网信号进行20ms整周波采样，得到采样信号。

S104：计算采样结束时刻采样信号的相位角，得到电网信号的相位角。

S106：获取同步信号在采样结束时刻的相位角，得到同步信号的相位角。

S108：计算电网信号的相位角和同步信号的相位角的相位角差值。

S110：利用相位角差值调整同步信号的过零点。

本发明实施例所提供的同步信号过零点的定位方法，通过对电网信号的相位角进行检测，并根据电网信号的相位角来调整同步信号的过零点，达到了将同步信号的过零点与电网信号的过零点同步，解决了现有技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题，进而达到了对同步信号的过零点位置进行准确定位、提高电力线网络载波通信成功率的效果。

具体地，在本发明实施例中，可以将相位角差值叠加至同步信号的相位角，来调整同步信号的过零点。

优选地，在对电网信号进行采样，得到采样信号之前，本发明实施例的同步信号过零点的定位方法还包括：对电网信号进行降压处理，具体地，可以利用电压互感器将50Hz的交流220V高压电网信号进行电压变换，转换成50Hz低压交流信号，使信号电压在采样电压范围内；相应地，进行采样信号采样时，则是对进行降压处理后的电网信号进行采样，得到采样信号。

进一步地，在对电网信号进行降压处理之后，本发明实施例的同步信号过零点的定位方法还包括：对进行降压处理后的电网信号进行滤波处理，具体地，可以利用电压调理电路是对电压互感器的输出信号进行硬件滤波处理，滤除信号上的高频噪声；相应地，进行采样信号采样时，则是对进行降压处理和滤波处理后的电网信号进行采样，得到采样信号。

通过对电网信号进行降压滤波处理，使信号电压在采样电压范围内，并能够滤除电网信号中的干扰信号，能够大大提高后续进行过零点调整的准确性。

更进一步地，在本发明实施例中，可以通过对采样信号进行FFT变换(快速傅里叶变换，Fast Fourier Transform，简称FFT)，来计算采样结束时刻采样信号的相位角，得到电网信号的相位角。其中，FFT变换可以得到基波的幅度与相位信息，相位信息可以得到起始相角，根据起始相角和FFT计算时间得到电网信号的相位角。

图2是根据本发明又一实施例的同步信号过零点的定位方法的流程图，如图2所示，本发明实施例中同步信号过零点的定位方法主要包括如下步骤S202至步骤S206：

S202：获取电网信号的相位角和同步信号的相位角，具体地，与上述步骤S102至步骤S106相同，此处不再赘述。

S204：计算电网信号的相位角和同步信号的相位角的相位角差值，具体地，与上述步骤S108相同，此处不再赘述。

S206：调整过零计数器，具体地，根据相位角差值调整过零计数器，也即是利用相位角差值调整同步信号的过零点，与上述步骤S110相同，此处不再赘述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述同步信号过零点的定位方法的同步信号过零点的定位装置，该同步信号过零点的定位装置主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的同步信号过零点的定位方法，以下对本发明实施例所提供的同步信号过零点的定位装置做具体介绍：

图3是根据本发明实施例的同步信号过零点的定位装置的示意图，如图3所示，该同步信号过零点的定位装置主要包括采样单元10、第一计算单元20、获取单元30、第二计算单元40和调整单元50，其中：

采样单元10用于对电网信号进行采样，得到采样信号，具体地，在本发明实施例中，可以对电网信号进行20ms整周波采样，得到采样信号。

第一计算单元20用于计算采样结束时刻采样信号的相位角，得到电网信号的相位角。

获取单元30用于获取同步信号在采样结束时刻的相位角，得到同步信号的相位角。

第二计算单元40用于计算电网信号的相位角和同步信号的相位角的相位角差值。

调整单元50用于利用相位角差值调整同步信号的过零点。

本发明实施例所提供的同步信号过零点的定位装置，通过对电网信号的相位角进行检测，并根据电网信号的相位角来调整同步信号的过零点，达到了将同步信号的过零点与电网信号的过零点同步，解决了现有技术中同步信号过零点位置定位不准确的问题，进而达到了对同步信号的过零点位置进行准确定位、提高电力线网络载波通信成功率的效果。

具体地，在本发明实施例中，调整单元主要包括叠加模块，该叠加模块主要用于将相位角差值叠加至同步信号的相位角，来调整同步信号的过零点。

优选地，本发明实施例的同步信号过零点的定位装置还包括降压单元，在采样单元10用于对电网信号进行采样，得到采样信号之前，降压单元用于对电网信号进行降压处理，具体地，降压单元可以利用电压互感器将50Hz的交流220V高压电网信号进行电压变换，转换成50Hz低压交流信号，使信号电压在采样电压范围内；相应地，采样单元10则是对进行降压处理后的电网信号进行采样，得到采样信号。

进一步地，本发明实施例的同步信号过零点的定位装置还包括滤波单元，在降压单元用于对电网信号进行降压处理之后，滤波单元用于对进行降压处理后的电网信号进行滤波处理，具体地，滤波单元可以利用电压调理电路是对电压互感器的输出信号进行硬件滤波处理，滤除信号上的高频噪声；相应地，采样单元10则是对进行降压处理和滤波处理后的电网信号进行采样，得到采样信号。

通过对电网信号进行降压滤波处理，使信号电压在采样电压范围内，并能够滤除电网信号中的干扰信号，能够大大提高后续进行过零点调整的准确性。

更进一步地，在本发明实施例中，第一计算单元20主要包括变换模块，该变换模块可以通过对采样信号进行FFT变换(快速傅里叶变换，Fast Fourier Transform，简称FFT)，来计算采样结束时刻采样信号的相位角，得到电网信号的相位角。其中，FFT变换可以得到基波的幅度与相位信息，相位信息可以得到起始相角，根据起始相角和FFT计算时间得到电网信号的相位角。

图4是根据本发明又一实施例的同步信号过零点的定位装置的示意图，如图4所示，该同步信号过零点的定位装置主要包括采样电路41、电压互感器42、电压调理电路43和单片机44，其中：

采样电路41主要用于获取电网信号的相位角和同步信号的相位角，相当于上述内容所提供的采样单元10、第一计算单元20和获取单元30。

电压互感器42用于对采样电路41所采样得到的电网信号进行降压处理，相当于上述内容所提供的降压单元。

电压调理电路43用于对电压互感器42的输出信号进行硬件滤波处理，滤除信号上的高频噪声，相当于上述内容所提供的滤波单元。

单片机44用于计算电网信号的相位角和同步信号的相位角的相位角差值，并根据相位角差值调整过零计数器，也即是利用相位角差值调整同步信号的过零点，相当于上述内容所提供的第二计算单元40和调整单元50。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了将同步信号的过零点与电网信号的过零点同步，进而达到了对同步信号的过零点位置进行准确定位、提高电力线网络载波通信成功率的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种同步信号过零点的定位方法，其特征在于，包括：

对电网信号进行采样，得到采样信号；

计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角；

获取所述同步信号在所述采样结束时刻的相位角，得到所述同步信号的相位角；

计算所述电网信号的相位角和所述同步信号的相位角的相位角差值；以及

利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点，

其中，计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角包括：通过对所述采样信号进行FFT变换，来计算所述采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点包括：

叠加所述相位角差值至所述同步信号的相位角，来调整所述同步信号的过零点。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，在对电网信号进行采样，得到采样信号之前，所述定位方法还包括：

对所述电网信号进行降压处理，

其中，对所述电网信号进行采样，得到采样信号包括：对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，在对所述电网信号进行降压处理之后，所述定位方法还包括：

对进行降压处理后的所述电网信号进行滤波处理，

其中，对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号包括：对进行降压处理和滤波处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

5.一种同步信号过零点的定位装置，其特征在于，包括：

采样单元，用于对电网信号进行采样，得到采样信号；

第一计算单元，用于计算采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角；

获取单元，用于获取所述同步信号在所述采样结束时刻的相位角，得到所述同步信号的相位角；

第二计算单元，用于计算所述电网信号的相位角和所述同步信号的相位角的相位角差值；以及

调整单元，用于利用所述相位角差值调整所述同步信号的过零点，

其中，所述第一计算单元包括：变换模块，用于对所述采样信号进行FFT变换，来计算所述采样结束时刻所述采样信号的相位角，得到所述电网信号的相位角。

6.根据权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述调整单元包括：

叠加模块，用于叠加所述相位角差值至所述同步信号的相位角，来调整所述同步信号的过零点。

7.根据权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括：

降压单元，用于对所述电网信号进行降压处理，

其中，所述采样单元用于对进行降压处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括：

滤波单元，用于对进行降压处理后的所述电网信号进行滤波处理，

其中，所述采样单元用于对进行降压处理和滤波处理后的所述电网信号进行采样，得到所述采样信号。