一种用于油田电机群在线监测系统的双向工频通信解调方法
摘 要:在基于电力配电网的双向工频通信技术中,传统通过判断电压过零点进行解调的方法仅适用于电网环境较好的情况,在某些存在电压相位偏差和谐波含量较大的场合无法可靠的传输数据。为了解决这一问题,本文提出基于时频分析方法双向工频通信解调方法,并将该方法应用于油田电机群在线监控系统,现场试验表明采用文中方法能够可靠传输数据,同时还具有通信距离长、抗干扰能力强的优点。
关键词:双向工频通信 时频分析 在线监测
中图分类号:TM73文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)11(b)-0004-02
传统的双向工频通信是以配电网中电力线作为信道,在电压过零点附近,通过调制产生波形畸变,利用电压或者电流波形携带信息[1]。文献[2]详细论及了工频通信的信号调制,编码方式以及信号检测,并给出使用时间差检测下行信号的方法。文献[3]提出使用差分方法提取工频通信信号实现解调,可有效消除谐波对解调的影响。以上两种解调方式都是在电压过零点附近进行解调。由于油田配网具有变压器型号不统一、无功需求大,谐波含量大等特点,配网中各节点的电压相位差较明显,在电压过零点附近进行解调,无法在油田配电网进行可靠的数据传输,为克服电压相位差对调制的不利影响,本文使用差分方法进行前处理,采用时频分析方法对信号中工频畸变信号在时域中的位置进行计算,从而找到合理解调位置。本文将该方法应用到以电力线工频通信作为数据传输通道的电机群在线远程监控系统。
1 电压相位差对工频通信解调的影响
双向工频通信的基本原理是利用工频电压基波波形过零信息实现信号的调制和解调。以下行信号为例,就是在电压过零点附近加人调制信号,用这一区域的电压波形发生的畸变来携带信息,当发送下行信号时,可控硅在调制变压器低压侧电压过零前30°导通产生近似正弦波形的电压畸变信号v(t)。
根据工频通信的编码方式,设fu(t)为双极性下行数据信息,n(t)为差分后的电网噪声,Δ为收发端电压过零时差,β、δ分别为畸变信号的幅度衰减系数和传输时延,用户终端以本地电压过零点为基准得到的前后周期电压检差信号可表示为[4]:
(1)
通过时域差分抑制背景干扰,在解调时域准确的前提下对电网干扰有较强的容忍能力。传统解调在电压过零点附近解调,如果配电网中存在较大电压相位差,电压存在相位差会对传统的电压过零信号解调产生不利影响。本文提出使用时频分析方法,计算正确的解调位置,以克服相位差对解调的不利影响。
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