一种电力线干扰信号提取与同步回放装置制造方法及图纸

一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，由信号采集模块、信号回放模块、信号处理模块、信号存储模块、模式控制模块、网络通信模块、时钟产生模块和控制输出模块组成。被侧信号通过信号采集模块采集并传输至信号处理模块进行处理，信号处理模块将处理的信号存储于信号存储模块，并传输至信号回放模块，通过模式控制模块通过输入触发信号从而产生的时钟信号控制信号回放模块输出回放信号，模式控制模块通过网络通信模块连接有网口，且模式控制模块还连接有控制输出模块，控制输出模块用于控制状态指示信号的输出，实现了电力线上非工频信号的隔离采样和高保真回放。本实用新型专利技术装置可运用于载波通信功能检测、表计的通信计量功能抗扰能力测试。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，属电力载波通信

技术介绍
低电力线载波通信在用电信息采集系统下行通道中占用重要地位，它具有建设成本低，无运行费用等优势。低压电力线对于载波抄表具有高衰减、强干扰和阻抗结构可变等动态时变特征，现场信道环境恶劣。载波通信使用电力线作为传输信道，电网的干扰信号对通信过程有严重影响，导致现有载波通信的抄表成功率偏低，数据传输速率低下。提取和回放电网干扰信号，是研究其对载波通信影响的前提。现有的研究大多停留在利用通用录波设备进行现场干扰噪声录制，后期实验室回放。更多侧重于长时间录波，提高采样率等方面，或是进行噪声分布研究，研究干扰噪声同用电设备的相关性。暂未检索到关于干扰信号同工频相关性的研究。目前载波通信方案中大量使用了过零点发送技术，充分利用干扰噪声的分布规律，减小不利影响，通信的技术方案具有工频的时域相关特征。现有的设备难以还原现场真实的干扰环境，无法对低压电力线的特征进行全面有效的采集和分析。因此亟需技术一种电力线干扰信号提取与同步回放装置。
技术实现思路
本技术的目的是，针对电力载波通信存在的干扰问题。本技术提供一种电力线干扰信号提取与同步回放装置。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，包括信号采集模块、信号回放模块、信号处理模块、信号存储模块、模式控制模块、网络通信模块、时钟产生模块和控制输出模块。被测信号通过信号采集模块采集并传输至信号处理模块进行处理；所述信号处理模块将处理的信号存储于信号存储模块，并传输至信号回放模块，通过模式控制模块通过输入触发信号从而产生的时钟信号控制信号回放模块输出回放信号，所述模式控制模块通过网络通信模块连接有网口，且模式控制模块还连接有控制输出模块，所述控制输出模块用于控制状态指示信号的输出。所述信号采集模块由前置放大器、无源抗混滤波器、有源抗混滤波器、模数转换器和FPGA组成。取样信号通过前置放大器进行放大处理，并依次通过无源抗混滤波器和有源抗混滤波器消除采样信号的混叠失真；再通过模数转换器将高频噪声模拟信号转换成高频噪声数据信号，方便FPGA进行存储、管理及回放，且FPGA通过增益及滤波器参数控制有源抗混叠滤波器的工作。所述信号回放模块由FPGA、数模转换器、滤波器、功率放大器、隔离电路组成。存储的采样信号通过数模转换器的D/A转换，将高频噪声数据转换成模拟信号，并依次通过滤波器进行滤波处理、通过功率放大器进行信号放大处理，再通过隔离电路进行隔离处理，隔离电路将低压电力线220V工频电压缩小为工频低电压，降低工频对后续A/D采样电路的影响，并输出回放信号，所述FPGA通过增益控制功率放大器。所述信号采集模块还经过工频特征采样处理，一方面对工频进行分压处理后进行信号直接AD采样，工频通道采样频率和干扰信号通道采样频率保持等比例关系，采用同步触发源触发，便于后期数据处理，另一方面提取工频过零点信号，作为采样系统触发信号。所述信号回放模块的输出单元对高频噪声数据经转换后得到的模拟信号进行调理，由于现场高频噪声信号采样前调理受控并已知，采样后调理电路按照采样前调理规则进行调理，同时根据回放环境的工频时域特征处理采样的干扰信号，使调理后的模拟信号更加接近采样前原始高频噪声信号。所述信号回放模块的输出单元还负责将调理后的信号经过高频耦合和工频隔离后加到测试用低压电源系统中，作为高频噪声信号。本技术的有益效果：本技术实现了电力线上非工频信号的隔离采样和高保真回放，装置可以运用于载波通信功能检测、表计的通信计量功能抗扰能力测试等场合，装置采样回放速率达到50M/S，数据存储长度大于24小时，工频同步误差小于10uS。同步信号提取方案的选择同回放方法的研究是具有高度相关性的，回放时需要根据同步信号对存储的波形数据进行压缩、抽取、滤波等实时处理，保证回放信号和工频信号的时域相关性。本技术装置可运用于载波通信功能检测、表计的通信计量功能抗扰能力测试。附图说明图1为本技术的总体结构框图；图2为本技术的装置逻辑关系图；图3为本技术的信号采集模块原理框图；图4为本技术的工频分量提取原理框图；图5为本技术的信号回放模块原理框图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。参照图1和图2所示，本技术提供了一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，包括信号采集模块、信号回放模块、信号处理模块、信号存储模块、模式控制模块、网络通信模块、时钟产生模块和控制输出模块。被侧信号通过信号采集模块采集并传输至信号处理模块进行处理，所述信号处理模块将处理的信号存储于信号存储模块，并传输至信号回放模块，通过模式控制模块通过输入触发信号从而产生的时钟信号控制信号回放模块输出回放信号，所述模式控制模块通过网络通信模块连接有网口，且模式控制模块还连接有控制输出模块，所述控制输出模块用于控制状态指示信号的输出。信号采集模块原理框图如图3所示。现场信号的采集过程包含工频隔离、高频耦合和信号调理、工频特征采样等。工频隔离电路将低压电力线220V工频电压缩小为工频低电压，降低工频对后续A/D采样电路的影响，而现场高频噪声电压经过工频隔离电路后几乎不受损失。高频耦合电路负责耦合现场高频噪声信号，该信号先经过信号调理电路进行电平变换，再送A/D采样电路。所述信号采集模块由前置放大器、无源抗混滤波器、有源抗混滤波器、模数转换器和FPGA组成，取样信号通过前置放大器进行放大处理，并依次通过无源抗混滤波器和有源抗混滤波器消除采样信号的混叠失真，再通过模数转换器将高频噪声模拟信号转换成高频噪声数据信号，方便FPGA进行存储、管理及回放，且FPGA通过增益及滤波器参数控制有源抗混叠滤波器的工作。参照图4所示，工频特征分量提取从以下两个方面开展研究，选取最优方案实施。工频数据全采集方案，对工频进行分压处理后进行信号直接AD采样，工频通道采样频率和干扰信号通道采样频率保持等比例关系，采用同步触发源触发，便于后期数据处理。工频特征量采集方案，提取工频过零点信号，作为采样系统触发信号。信号回放模块原理框图如图5所示。在实验室将现场采集到的干扰信号同步回放，为了实现回放信号的工频相关性，在回放过程需要同步采集实验室环境工频信号，作为回放数据同步处理的依据，D/A电路的转换速率选择应比A/D采样速率更高，可有效地防止信号恢复时出现失真，D/A电路在核心单元的控制下将存储器中已经存放的低压电力线高频噪声数据按照原来存储先后顺序进行有序读取，并按照一定规则输出，经过D/A转换，将高频噪声数据转换成模拟信号。所述信号回放模块由FPGA、数模转换器、滤波器、功率放大器、隔离电路组成，存储的采样信号通过数模转换器的D/A转换，将高频噪声数据转换成模拟信号，并依次通过滤波器进行滤波处理、通过功率放大器进行信号放大处理，再通过隔离电路进行隔离处理，隔离电路将低压电力线220V工频电压缩小为工频低电压，降低工频对后续A/D采样电路的影响，并输出回放信号，所述FPGA通过增益控制功率放大器。所述信号回放模块的输出单元对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，其特征在于，所述装置包括信号采集模块、信号回放模块、信号处理模块、信号存储模块、模式控制模块、网络通信模块、时钟产生模块和控制输出模块；被测信号通过信号采集模块采集并传输至信号处理模块进行处理；所述信号处理模块将处理的信号存储于信号存储模块，并传输至信号回放模块，通过模式控制模块通过输入触发信号从而产生的时钟信号控制信号回放模块输出回放信号，所述模式控制模块通过网络通信模块连接有网口，且模式控制模块还连接有控制输出模块，所述控制输出模块用于控制状态指示信号的输出。

【技术特征摘要】
1.一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，其特征在于，所述装置包括信号采集模块、信号回放模块、信号处理模块、信号存储模块、模式控制模块、网络通信模块、时钟产生模块和控制输出模块；被测信号通过信号采集模块采集并传输至信号处理模块进行处理；所述信号处理模块将处理的信号存储于信号存储模块，并传输至信号回放模块，通过模式控制模块通过输入触发信号从而产生的时钟信号控制信号回放模块输出回放信号，所述模式控制模块通过网络通信模块连接有网口，且模式控制模块还连接有控制输出模块，所述控制输出模块用于控制状态指示信号的输出。2.根据权利要求1所述一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，其特征在于，所述信号采集模块由前置放大器、无源抗混滤波器、有源抗混滤波器、模数转换器和FPGA组成；取样信号通过前置放大器进行放大处理，并依次通过无源抗混滤波器和有源抗混滤波器消除采样信号的混叠失真；再通过模数转换器将高频噪声模拟信号转换成高频噪声数据信号，方便FPGA进行存储、管理及回放，且FPGA通过增益及滤波器参数控制有源抗混叠滤波器的工作。3.根据权利要求1所述一种电力线干扰信号提取与同步回放装置，其特征在于，所述信号回放模块由FPGA、数模转换器、滤波器、功率放大器、隔离电...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓高峰，祝婧，陈克绪，杨爱超，王琼，王英，张峰，刘晶晶，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司电力科学研究院，南京致德电子科技有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：江西;36