[發明專利]基于決策融合的電力線工頻通訊信號檢測算法

有效

• 申請號: 201910238636.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN110061762B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 姜思卓;程超;王強;胡洋;龐西品;夏暉;石立國;王海濤;蘇加照;胡少康;魏振
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司青島供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04B3/46
• 分類號: H04B3/46;H04B3/32
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

1.一種基于決策融合的電力線工頻通訊信號檢測算法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.加權求和：由于電力線工頻通信上行信號檢測是在大背景中提取微弱電流，因此需要實時的電力線工頻通訊信號進行加權求和抵消工頻信號，利用下式計算：

其中,I_A、I_B、I_C是電網中的三相電流，同時使信號增強1倍；

S2.信號求導：經晶閘管的開關在工頻電壓過零點處產生的電流脈沖，每個脈沖含有一個極大值或一個極小值以及兩個過零點，通過對其求導后，每個脈沖含有一個極大值，一個極小值和一個過零點；

S3.EEMD分解：在原調制畸變電流信號中加入均勻分布的高斯白噪聲，填補原始調制畸變電流中部分尺度缺失，使待測的調制電流在不同程度上連續；減小模態混疊的程度，包括如下小步：

S31：選定EEMD分解總次數與白噪聲的幅值系數：

S32：EEMD分解：在原調制畸變電流信號中加入幅值系數為0.2的高斯白噪聲，對所得信號進行EEMD，得到n個IMF記為imf_j；

S33：各自IMF獲取：對原調制畸變電流信號添加的下一個白噪聲序列重復上述步驟，獲得各自的IMF；

S34：計算剩余信號R_i,1：

R_i,1＝x_i(t)-imf_i,1(t) (2)

其中，x_i(t)為原調制畸變電流信號，imf_i,1(t)為混入第i個白噪聲序列分解得到的第一階IMF；

把剩余信號R_i,1作為待處理信號進行EMD分解，依次獲得imf_i,1，imf_i,2，...imf_i,j；

S35：對所得結果求平均：

其中，j＝1,2,…n,n為分解的階數去除添加的白噪聲，得到待測信號；

S4.測量各IMF的頻率：測量各本征模函數頻率，通過傅里葉變換測量各階IMF的頻率，獲取頻率范圍在150Hz～500Hz所對應的階數；

S5.對保留的IMF進行閾值去噪：選擇動態閾值對保留的階數進行決策融合降噪處理；

所述動態閾 值公式為:

其中，Z為動態閾 值，n為150Hz～500Hz頻率分段個數，A₀工頻通信信號基本系數，A_i為噪聲信號系數，X_i＝(ρ_i-ρ_si)，ρ_i是第i分段下的頻率數據，ρ_si是第i分段下的無噪聲頻率數據；

經過小波變換處理后得到的擬合波形和未處理前的擬合波形，有效地去除了配電網中的嚴重的諧波噪聲；

S6.計算各階IMF希爾伯特邊際譜：包括如下小步：

S61：計算各階IMF希爾伯特邊際譜，將獲取的IMF分量其中一個本征模函數分量記為：imf(t)；

S62：經過希爾伯變換后的H[imf(t)]與原imf(t)分量組成解析信號，記為：

式中，

其中，瞬時角頻率為H(ω,t)是振幅I(t)以灰度形式在頻率-時間平面上顯示的希爾伯特譜；

S63：對H(ω,t)在時間上積分，進而求得希爾伯特邊際譜，根據得到的希爾伯特邊際譜可以清晰的判斷出調制信號所在的時域；

S64：經計算，選擇動態閾值對保留的階數進行決策融合降噪處理，獲取的各階IMF希爾伯特邊際譜，所得到的電力線工頻信號和無干擾下的信號波形軌跡近似，有效地去除了配電網中的噪聲。

2.根據權利要求1所述的基于決策融合的電力線工頻通訊信號檢測算法，其特征在于，所述步驟S2中，上行信號是通過對電流基波波形的調制來傳送信息，信號由用戶終端發出，攜帶相關的信息傳回子站，其調制信號的頻率在150Hz～500Hz范圍內變化。

3.根據權利要求2所述的基于決策融合的電力線工頻通訊信號檢測算法，其特征在于，所述步驟S3中，EEMD的分解次數為1000，白噪聲的幅值系數為0.2。