[發明專利]適用于智能電能表的低壓電力線載波通信噪聲抑制方法

有效

• 申請號: 201811025732.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109067433B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 李琪林;彭軍;程志炯;吳維德;劉麗娜;萬群;李曉;屈鳴;李銳超;申杰;李方碩;李林歡
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04B15/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李英

本發明公開了適用于智能電能表的低壓電力線載波通信噪聲抑制方法，包括：步驟1，接收含噪信號s(n)；步驟2，判斷含噪信號s(n)是否存在隨機脈沖噪聲干擾，若存在，則轉入步驟3，若不存在，則轉入步驟5；步驟3，取得隨機脈沖噪聲估計，重建隨機脈沖噪聲i(n)；步驟4，將含噪信號s(n)與重建的隨機脈沖噪聲i(n)作差，得到不含隨機脈沖噪聲的信號s₁(n)；步驟5，判斷不含隨機脈沖噪聲的信號s₁(n)是否具有較強諧波分量，若存在，則轉入步驟6，若不存在，則得到輸出信號x(n)＝s₁(n)；步驟6，取得諧波噪聲的估計，重建諧波噪聲f(n)；步驟7，將信號s₁(n)與重建的諧波噪聲f(n)作差，得到消噪后的信號x(n)，并輸x(n)。其應用時，可以有效減少隨機脈沖噪聲和諧波噪聲對載波信號的影響，提高通信質量。

技術領域

本發明涉及通信系統中的噪聲抑制技術領域，具體涉及適用于智能電能表的低壓電力線載波通信噪聲抑制方法。

背景技術

電網是世界上分布最廣泛、覆蓋地區最多的網絡，采用低壓電力線作為通信信道具有獨特的優勢。在實際生產生活中，由于應用的不同，以及各地區的配網結構和電力線信道特性的差異，使得許多電力線通信系統之間缺乏兼容性。為了保證低壓電力線載波通信系統的互換性，需要實現對電力線噪聲的抑制，提高通信質量。電網系統中的噪聲污染是相當嚴重的，尤其是低壓電力線上數量龐大、種類繁多的電器接入，導致電力線載波通信受到很大影響。電網中的噪聲主要有兩類：一類是非人為噪聲，例如雷電在電力線上產生的噪聲；另一類是人為噪聲，來自各類電器、輸電設備等。影響電力線通信的主要是人為噪聲，其中以脈沖噪聲和諧波噪聲干擾最為嚴重。對于隨機脈沖噪聲，一般由電器接入產生，是一種非高斯分布噪聲，脈沖寬度基本不超過3ms，在時域上具有稀疏性；而電力線上產生的諧波噪聲，特別是3次、5次、7次諧波，在工頻一定的情況下，諧波噪聲分布在特定的一些頻點上，滿足頻域上的稀疏性。實際情況下，低次諧波分量幅值相對較大，是影響通信質量的主要因素。因此檢測并消除低壓電力線載波信號傳輸過程中的噪聲對載波通信質量的提高和載波通信模塊互換性的研究都有重要意義。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供適用于智能電能表的低壓電力線載波通信噪聲抑制方法，其應用時，可以有效減少隨機脈沖噪聲和諧波噪聲對載波信號的影響，提高通信質量，促進載波通信模塊互換性的研究。

本發明通過以下技術方案實現：

適用于智能電能表的低壓電力線載波通信噪聲抑制方法，包括以下步驟：

步驟1，通過智能電能表接收一串低壓電力線含噪信號s(n)；

步驟2，對含噪信號s(n)進行幅值估計，判斷該載波信號是否存在隨機脈沖噪聲干擾，若存在，則轉入步驟3，若不存在，則轉入步驟5；

步驟3，運用壓縮感知理論得到隨機脈沖噪聲估計，重建隨機脈沖噪聲i(n)；

步驟4，將接收到的含噪信號s(n)與重建的隨機脈沖噪聲i(n)作差，得到不含隨機脈沖噪聲的信號s₁(n)；

步驟5，對不含隨機脈沖噪聲的信號s₁(n)頻率分量進行估計，判斷該信號是否具有較強諧波分量，即是否存在諧波噪聲，若存在，則轉入步驟6，若不存在，則得到輸出信號x(n)＝s₁(n)；

步驟6，運用壓縮感知(CS)理論得到諧波噪聲的估計，并重建諧波噪聲f(n)；

步驟7，將信號s₁(n)與重建的諧波噪聲f(n)作差，得到消噪后的信號x(n)，并輸出消噪后的信號x(n)。

優選地，在步驟3中，重建隨機脈沖噪聲i(n)時，根據隨機脈沖噪聲的時域稀疏性建立觀測矩陣Θ_i(n)，并通過OMP算法實現脈沖噪聲位置和幅度的估計，從而實現重構。