CN105656516A - 一种中压电力载波功率调节的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中压电力载波功率调节的方法，包括以下步骤：通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，并通过耦合器将调制后的载波信号传输至耦合器的低压端；通过隔离通道数字存储示波器采集调制后的载波信号，得到采集信号；对采集信号进行小波阈值滤波，得到重构信号；对重构信号进行AR双谱分析，并提取双谱对角切片；分别计算双谱对角切片的主峰峰值与其他谱峰峰值的比值，并计算各比值之和；判断所述比值之和是否大于临界值；如是，减小发射功率；否则，增大发射功率。通过将小波变换后的信号再进行双谱计算的方法，可以弥补双谱分析方法从理论上仅能抑制高斯噪声，但对非高斯噪声无能为力的不足，并实现对信号发射功率的自适应调节。
Description
技术领域
本发明涉及电力载波技术领域，特别是涉及一种中压电力载波功率调节的方法。
背景技术
电力线载波在10kV中压线路上的应用自80年代开始，多数是直接使用小型化的集成电路载波机实现点对点通信，也有个别采用窄带调频载波机的，使用范围很受限制。随着10kV线路通信需求的增长，到了90年代末，出现了多种载波通信设备，这些设备可采用不同的线路耦合方式，如电容耦合、变压器耦合、低压耦合、陶瓷电真空耦合及天线耦合等，调制方式也在原来的FSK及PSK调制、音频注入、工频调制、过零点检测等方式的基础上开发了先进的扩频调制方式，如直接序列扩频、跳频、跳时、交叉混合扩频、Chirp线性调频，OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)等。
现有技术中，中压电力线通信信号的信号发射功率调节方法主要还是通过在调整发射功率来维持实际通信信道质量的情况下，尽量减小发射的功率，使得在接收处的接收功率尽量小，从而达到信道干扰最小化的目的。
然而，如果不能有效通过减小发射功率来达到接收功率尽量小，信道干扰尽量少的目的，那么接收功率将明显不能满足用户需求，接收质量也将大打折扣。
发明内容
本发明实施例中提供了一种中压电力载波功率调节的方法，以解决现有技术中发射功率由于过大造成的信道干扰过大、信号质量降低或者是由于发射功率过小而导致在接收端的接收功率过小的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明提供的中压电力载波功率调节的方法，包括以下步骤：通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，并通过耦合器将调制后的载波信号传输至耦合器的低压端；通过隔离通道数字存储示波器采集调制后的载波信号，得到采集信号；对采集信号进行小波阈值滤波，得到重构信号；对重构信号进行AR双谱分析，并根据分析结果提取双谱对角切片；分别计算双谱对角切片的主峰峰值与其他谱峰峰值的比值，并计算各比值之和；判断所述比值之和是否大于临界值；如是，减小发射功率；否则，增大发射功率。
优选地，通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，包括：将载波信号转换成并行的低速子数据流，并调制到每个经过原来信道分解得到的正交子信道上进行传输；将调制后的载波信号传输于10kV中压信道。
优选地，通过隔离通道数字存储示波器接收调制后的载波信号，得到采集信号，包括：在隔离通道数字存储示波器上设置多个采集端口；分别采集多个采集端口调制后的载波信号，并得到多个采集信号。
优选地，对采集信号进行小波阈值滤波，得到重构信号，包括：对采集信号进行小波变换处理，并将采集信号分解到多尺度上；对多尺度的每一尺度上分别设置阈值；判断采集信号在每一尺度上的小波系数是否大于阈值；如否，则将小波系数置零；对小波系数进行信号重构，得到重构信号。
优选地，对所述重构信号进行AR双谱分析，并根据分析结果提取双谱对角切片，包括：采用高阶谱分析算法，对所述重构信号进行AR双谱分析和处理，得到AR双谱分析幅值，并在分析结果中提取双谱对角切片。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的基于小波去噪和AR双谱分析对电力载波功率调节的方法，以采集到的中压宽带电力线通信信号为依据，在时频域内对信号进行小波去噪处理，将小波变换后的信号再进行双谱计算，从而可以弥补双谱分析方法从理论上仅能抑制高斯噪声，但对非高斯噪声无能为力的不足，并实现对信号发射功率的自适应调节。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种中压电力载波功率调节的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种小波阈值滤波方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的采集信号的时域波形图；
图4为本发明实施例提供的未经去噪的双谱图；
图5为本发明实施例提供的经过去噪的双谱图。
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中的技术方案，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。
参见图1，为本发明实施例提供的一种中压电力载波功率调节的方法流程示意图。
本发明提供的中压电力载波功率调节的方法，包括以下几个步骤：
步骤S1，通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，即将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个经过原来信道分解得到的正交子信道上进行传输，并将调制后的信号传输于10kV的中压信道，最后通过耦合器将调制后的载波信号传输至耦合器的低压端。
步骤S2，隔离通道数字存储示波器接收通过耦合器低压端输出的载波信号，在本发明实施例中，采用TPS2024隔离通道数字存储示波器，但不仅限于此。TPS2024隔离通道数字存储示波器设置有多个采集端口，采集端口可以采集中压宽带电力线通信信号，即经过中压信道后的电力线载波信号，得到多个采集信号，在本实施例中，我们以N个采集端口为例，其采集到的载波信号记为di，其中i＝1,2,3……n。
步骤S3，对采集信号进行小波阈值滤波，其中，如图2所述，为本发明实施例提供的一种小波阈值滤波方法的流程示意图，包括如下步骤：
步骤S301，对采集信号进行小波变换处理，并将采集信号分解到多个尺度上；
步骤S302，对多尺度的每一尺度上分别设置阈值，即选择合适的基小波，当基小波选择合适时，就会使得特征成分在时间尺度相平面上某处集结为高幅值的能量块，而与基小波不相似的能量发散到时间尺度平面上，从而实现信号去噪；
步骤S303，判断采集信号在每一尺度上的小波系数是否大于设定的阈值，如果小于该阈值，则将该尺度上的小波系数设置为零，如果大于或等于该阈值，则将该尺度上的小波系数保留，从而使得经过小波阈值滤波的采集信号，仅保留下大于阈值的小波系数；
步骤S304，对小波系数进行逆变换，并进行信号重构，从而得到滤波后的重构信号。
通过小波阈值滤波，可以是信号中的噪声得到有效的抑制，从而实现有效的载波信号去噪处理。
步骤S4，对重构信号进行AR双谱分析，并根据分析结果提取双谱对角切片，在本发明实施例中，采用高阶谱分析算法，对重构信号进行AR双谱分析和处理，得到AR双谱分析幅值，并在分析结果中提取双谱对角切片，具体过程为本领域技术人员所熟悉的方法，在此不再详细阐述。
步骤S5，计算对角切片的主峰峰值与其他谱峰峰值的比值，对各比值求和，如主峰峰值记为B1，其余按照由大到小谱峰峰值分别为B2，B3，...Bn，ηi＝B1/Bi，i＝1，2，3，……n，η＝η1+η2+η3+……ηn；
步骤S6，判断比值之和η是否大于临界值，如果比值之和η大于临界值，则减小发射功率，如果比值之和η小于临界值，则增大发射功率。
下面以采样频率fs预设为2.5*109Hz，预设采样点数为2500点为例，举例说明本发明提供的基于小波去噪和AR双谱分析对电力载波功率调节的方法。
如图3所示为采用TPS2024隔离通道数字存储示波器所采集到的中压载波信号，并对采集信号进行简单的处理，所得得到的时域波形图，其中横轴为时间，单位为秒(s)，纵轴为脉冲电压，单位为伏(V)。
如图4所示为采集信号未经过小波阈值滤波处理的AR双谱分析图，图5所示为采集信号经过小波阈值滤波处理后的AR双谱分析图，可以看出，未经小波去噪处理的图4中除有明显的主峰和谱峰出现外，周围还有很多杂乱的小谱峰，而经过小波去噪处理的图5中周围较小的杂乱小谱峰消失，主峰和谱峰更为明显。
由此可见，本发明实施例提供的基于小波去噪和AR双谱分析对电力载波功率调节的方法，以采集到的中压宽带电力线通信信号为依据，在时频域内对信号进行小波去噪处理，将小波变换后的信号再进行双谱计算，从而可以弥补双谱分析方法从理论上仅能抑制高斯噪声，但对非高斯噪声无能为力的不足，并实现对信号发射功率的自适应调节。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种中压电力载波功率调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，并通过耦合器将调制后的载波信号传输至所述耦合器的低压端；
通过隔离通道数字存储示波器采集所述调制后的载波信号，得到采集信号；
对所述采集信号进行小波阈值滤波，得到重构信号；
对所述重构信号进行AR双谱分析，并根据分析结果提取双谱对角切片；
分别计算所述双谱对角切片的主峰峰值与其他谱峰峰值的比值，并计算各比值之和；
判断所述比值之和是否大于临界值；
如是，减小发射功率；否则，增大发射功率。
2.根据权利要求1所述的中压电力载波功率调节的方法，其特征在于，所述通过OFDM调制系统对载波信号进行OFDM调制，包括：
将所述载波信号转换成并行的低速子数据流，并调制到每个经过原来信道分解得到的正交子信道上进行传输；
将所述调制后的载波信号传输于10kV中压信道。
3.根据权利要求1所述的中压电力载波功率调节的方法，其特征在于，所述通过隔离通道数字存储示波器接收所述调制后的载波信号，得到采集信号，包括：
在隔离通道数字存储示波器上设置多个采集端口；
分别采集多个采集端口调制后的载波信号，并得到多个采集信号。
4.根据权利要求1所述的中压电力载波功率调节的方法，其特征在于，所述对所述采集信号进行小波阈值滤波，得到重构信号，包括：
对所述采集信号进行小波变换处理，并将所述采集信号分解到多尺度上；
对所述多尺度的每一尺度上分别设置阈值；
判断所述采集信号在每一尺度上的小波系数是否大于所述阈值；
如否，则将所述小波系数置零；
对所述小波系数进行信号重构，得到重构信号。
5.根据权利要求1所述的中压电力载波功率调节的方法，其特征在于，所述对所述重构信号进行AR双谱分析，并根据分析结果提取双谱对角切片，包括：
采用高阶谱分析算法，对所述重构信号进行AR双谱分析和处理，得到AR双谱分析幅值，并在分析结果中提取双谱对角切片。
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