CN116861203B - 一种基于单频信号的微电流信号识别方法 - Google Patents

一种基于单频信号的微电流信号识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及低压配电网自动化技术领域，公开了一种基于单频信号的微电流信号识别方法，包括以下步骤：生成两个频率相等、初始相位相差180度的脉冲信号；从工频电压过零点开始，在正、负半周期分别投切两个脉冲信号，输出微电流；对微电流编码；接收端采集电压和电流；以电压过零点为起始点，通过DFT分析电流强度并对微电流解码；若解码所得序列与预设的特征序列相同则微电流识别成功。本发明针对微电流信号存在两个有效频率导致能量分散的问题，改进投切方案，使信号能量集中到一个有效频率，提高了信号能量，从而提高拓扑识别的成功率；同时将两个频率改为一个频率后，节省了接收设备一半的内存资源。

Description

一种基于单频信号的微电流信号识别方法
技术领域
本发明涉及低压配电网自动化技术领域，尤其涉及一种基于单频信号的微电流信号识别方法。
背景技术
随着配电网自动化技术的高速发展，基于微电流的台区识别技术在配电智能化方面发挥了巨大作用。该技术通过HPLC模块基于工频按照固定的频率进行投切，输出具有特定频率和特征序列的微电流信号，并在电网的各个分支和节点使用接收设备（终端、断路器、LTU等）进行识别，从而实现对台区设备所属关系的拓扑梳理。
受到模块发热和用电成本的限制，信号的发送电流幅值一般较小，容易受到电路衰减和噪声的影响导致特征信号识别失败。而当前技术是基于工频按照固定的频率进行投切，输出信号的有效频率为两个，信号能量的分散导致信噪比进一步降低，当电网信道衰减和噪声较大时，更容易导致特征信号识别失败。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于单频信号的微电流信号识别方法，通过修改信号的投切方案，使输出电流信号的有效频率为一个，提高了该频率的信号强度，解决了微电流信号输出两个有效频率导致能量分散的问题，且该方法只需计算单一频率，将检测程序的计算复杂度降低为原来的一半。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种基于单频信号的微电流信号识别方法，包括以下步骤。
S1，分别生成两个频率均为fc、初始相位相差180度的脉冲信号PWM_1和PWM_2。
S2，以工频电压过零点为起始点，在正半周期投切PWM_1，在负半周期投切PWM_2，输出微电流信号。
S3，基于预设的特征序列对微电流信号进行编码，即特征序列码元为1时发送微电流信号，特征序列码元为0时不发送微电流信号。
S4，在接收端采集电压和电流。
以电压过零点为起始点，通过离散傅里叶变换分析频率为fc的电流强度，并根据预设的电流强度阈值对微电流信号进行解码，即电流强度大于等于电流强度阈值时信息位置1，否则置0。
S5，对比解码所得序列与预设的特征序列：若二者相同，则微电流信号识别成功。
优选地，所述PWM_1和PWM_2的占空比与幅值均相同。
优选地，所述S2和S4中的过零点统一，即同为上过零点或下过零点。
优选地，在PWM_1和PWM_2信号持续期间，无论是否投切，均应保证相位连续且周期完整。
本发明的有益技术效果：1.针对微电流信号存在两个有效频率导致能量分散的问题，改进投切方案，使信号能量集中到一个有效频率，提高了信号能量，从而提高拓扑识别的成功率；2.将两个频率改为一个频率后，节省了接收设备一半的内存资源。
附图说明
图1为本发明的总体流程图。
图2为本发明实施例中发送的微电流信号的电流波形。
图3为本发明实施例中发送的微电流信号的频谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例：结合附图1，一种基于单频信号的微电流信号识别方法，包括以下步骤。
S1：生成PWM信号PWM_1和PWM_2，信号频率fc均为625Hz，PWM_1和PWM_2初始相位相差180度。
S2：以工频电压的上过零点为起始点投切PWM脉冲信号，在工频的正半周期PWM_1幅值为0.4A，PWM_2幅值为0A，在工频负半周期PWM_1幅值为0A，PWM_2幅值为0.4A，输出只有一个有效频率的微电流信号，信号的电流波形如图2所示，信号的频谱如图3所示。图3中第一个标记点仅起参考作用，用于提示该点电流强度较高，并非目标的有效频点，该点的X=50Hz，表示该频点的频率，Y=0.190869A，该频率下的电流强度；第二个标记点为有效频点，该点的X=625Hz，表示该频点的频率，Y=0.23446A，表示该频率下的电流强度。
S3：按照预设的特征序列1010101011101001对微电流信号进行编码，即特征序列码元为1时发送微电流信号，特征序列码元为0时不发送微电流信号，码元位宽为0.6s。
S4：在接收端对电压和电流进行采样，以电压的上过零点为起始点读取电流，将电流进行相邻工频周期做差，通过离散傅里叶变换分析频率为625Hz的电流强度，电流强度的阈值设置为0.1A，信噪比阈值为3，当电流强度大于等于电流强度阈值时信息位置1，否则置0，对比解码所得序列与预设的特征序列：若二者相同，则微电流信号识别成功。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种基于单频信号的微电流信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，分别生成两个频率均为fc、初始相位相差180度的脉冲信号PWM_1和PWM_2；
S2，以工频电压上过零点为起始点，在正半周期投切PWM_1，在负半周期投切PWM_2，输出微电流信号；
PWM_1和PWM_2的占空比相同；在工频的正半周期投切的PWM_1幅值为0.4A，PWM_2幅值为0A；在工频负半周期投切的PWM_1幅值为0A，PWM_2幅值为0.4A；
S3，基于预设的特征序列对微电流信号进行编码，即特征序列码元为1时发送微电流信号，特征序列码元为0时不发送微电流信号；
S4，在接收端采集电压和电流；
以电压上过零点为起始点，通过离散傅里叶变换分析频率为fc的电流强度，并根据预设的电流强度阈值对微电流信号进行解码，即电流强度大于等于电流强度阈值时信息位置1，否则置0；
S5，对比解码所得序列与预设的特征序列：若二者相同，则微电流信号识别成功。
2.根据权利要求1所述的一种基于单频信号的微电流信号识别方法，其特征在于，所述S2和S4中的上过零点可替换为下过零点。
3.根据权利要求1所述的一种基于单频信号的微电流信号识别方法，其特征在于，在PWM_1和PWM_2信号持续期间，无论是否投切，均应保证相位连续且周期完整。
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