一种PLC信号脉冲干扰抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及信号处理技术领域，公开了一种PLC信号脉冲干扰抑制方法及系统，其方法通过采集PLC中频采样信号，基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号，再利用步长因子演进算法对LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号，从而过滤突发性脉冲噪声和周期性连续脉冲干扰，提高PLC信号脉冲干扰抑制效果。高PLC信号脉冲干扰抑制效果。高PLC信号脉冲干扰抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种PLC信号脉冲干扰抑制方法及系统


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种PLC信号脉冲干扰抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代信息技术与电力系统不断融合发展，电力线载波通信（Power Line Communication，PLC）技术逐步成为电网中主要通信技术之一，将电力线作为传输介质完成电网业务数据的传输，对于智能电网的发展有着积极的影响。但随着PLC通信技术在电力系统控制业务中愈发广泛的应用，电网对PLC通信传输质量提出更高的要求。但PLC通信过程，存在着电力线网络中用电设备的突然启动和断开等情况，继而产生脉冲噪声对信息传输造成严重干扰。因此，在面对高准确度数据传输需求时，亟需建造一种面向电力系统的PLC信号脉冲干扰抑制模块，减少PLC通信过程中脉冲噪声对传输信号质量的影响。
[0003]PLC信号脉冲干扰噪声可划分为周期性持续脉冲噪声和突发性脉冲噪声，前者幅度随时间变化缓慢，干扰性相对较小；后者持续短，表现为突发性功率增加，持续时间短、强度高、干扰性更强，极易造成通信系统发生误码。目前在电力系统中常在PLC信号接收端采用滤波的方法消除脉冲噪声干扰，提高接收信号准确度，然而传统的滤波方法未采取相应手段处理突发性脉冲噪声，存在某个信号受突发性脉冲噪声影响而影响滤波器参数的确定，继而无法得到最优滤波结果，导致PLC信号脉冲干扰抑制效果不佳，影响接收信号准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种PLC信号脉冲干扰抑制方法及系统，解决了PLC信号脉冲干扰抑制效果不佳的技术问题。
[0005]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种PLC信号脉冲干扰抑制方法，包括以下步骤：按照预设的采样频率采集PLC中频采样信号；基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中的突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号；构建LMS滤波器，利用步长因子演进算法对所述LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将所述PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号。
[0006]优选地，本方法还包括：通过下式计算脉冲干扰噪声概率密度函数为：；式中，为信号采样时刻，为信号采样时间间隔，为时刻噪声的时变方差；
通过所述脉冲干扰噪声概率密度函数判断所述PLC中频采样信号是否发生突发性脉冲噪声。
[0007]优选地，基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中的突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号的步骤具体包括：通过所述脉冲干扰噪声概率密度函数计算平稳噪声功率与发送端信号功率，根据平稳噪声功率与发送端信号功率确定所述PLC中频采样信号的振幅阈值，所述振幅阈值包括调幅阈值T和剔除阈值aT，其中，a为大于1的常数；将某个采样时刻的所述PLC中频采样信号的信号幅值与所述振幅阈值进行比较，若所述PLC中频采样信号的信号幅值在[0,T]之内，则无需对相应的采样时刻的所述PLC中频采样信号进行处理；若所述PLC中频采样信号的信号幅值在[T,aT]之内，则对所述PLC中频采样信号进行限幅，并将作为所述PLC中频采样信号的信号幅值，其中，x
n
为PLC中频采样信号的幅值，j为PLC中频采样信号的幅值的虚部，e为常数，arg为复数的辐角；若所述PLC中频采样信号的信号幅值大于aT时，则将相应的采样时刻的所述PLC中频采样信号进行剔除；对所述PLC中频采样信号进行延迟处理，得到PLC中频采样延迟信号。
[0008]优选地，构建LMS滤波器，利用步长因子演进算法对所述LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将所述PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号的步骤具体包括：随机生成N个个体，每个个体中由一个二进制数组构成，每个二进制数组表征LMS滤波器的步长因子；通过下式的适应度函数计算每个个体的适应度值为，；式中，r表示第r个个体，1≤r≤N，N表示个体总数，L
r
为LMS滤波器实际输出值，为LMS滤波器期望输出值，其中，；式中，为PLC传输信号功率，为滤波输出信号功率；比较个体间的适应度值，采用轮盘赌的方法每次选择一对其他所有个体进行竞争，适应度函数值最大的个体被选中，作为繁殖下一代的个体，适应度函数值最小的个体轮空参与下次轮盘赌的竞争，如此反复，直到作为繁殖下一代的个体的数量达到预设数量为止；将两个相互配对的个体按单点交叉方式相互交换染色体中的部分基因，形成两个新的个体，该两个新的个体包含一个LMS滤波器的步长因子；随机选择变异个体，被选中的个体以预设的概率p随机使个体对应的二进制数组中的某值变异，得到一个新的LMS滤波器的步长因子；
计算新种群中个体的适应度值，若适应度值达到预设的最优适应度值或进化次数达到最大值，则进化完毕，得到LMS滤波器最优步长因子，否则，返回比较个体间的适应度值，采用轮盘赌的方法每次选择一对其他所有个体进行竞争，适应度函数值最大的个体被选中，作为繁殖下一代的个体，适应度函数值最小的个体轮空参与下次轮盘赌的竞争，如此反复，直到作为繁殖下一代的个体的数量达到预设数量为止的步骤；将LMS滤波器初始权重依次与相应的采样数据进行相乘，其中，表示自适应线性组合器的第M个权系数，相乘结果送入加法器进行累加，得到输出信号为：；式中，g(n
‑
T)为PLC中频采样延迟信号，w(n)为时刻滤波器权系数向量；将时刻的理想信号功率d(n)与输出信号的功率值作差处理，得到信号误差e(n)；根据信号误差e(n)以及步长因子对LMS滤波器权系数进行更新，得到下一时刻的权系数向量为：；式中，为步长因子；判断更新后的LMS滤波器权系数向量的信号误差是否满足预设的误差精度，若判断更新后的LMS滤波器权系数的信号误差满足预设的误差精度或迭代次数达到预设的次数，则利用LMS滤波器权系数向量对所述PLC中频采样延迟信号进行滤波处理，消除周期性连续脉冲干扰，得到PLC滤波信号。
[0009]第二方面，本专利技术还提供了一种PLC信号脉冲干扰抑制系统，包括：信号采集模块，用于按照预设的采样频率采集PLC中频采样信号；第一滤波模块，用于基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中的突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号；第二滤波模块，用于构建LMS滤波器，利用步长因子演进算法对所述LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将所述PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号。
[0010]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过采集PLC中频采样信号，基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号，再利用步长因子演进算法对LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号，从而过滤突发性脉冲噪声和周期性连续脉冲干扰，提高PLC信号脉冲干扰抑制效果。
附图说明
[0011]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PLC信号脉冲干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：按照预设的采样频率采集PLC中频采样信号；基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中的突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号；构建LMS滤波器，利用步长因子演进算法对所述LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将所述PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号。2.根据权利要求1所述的PLC信号脉冲干扰抑制方法，其特征在于，还包括：通过下式计算脉冲干扰噪声概率密度函数为：；式中，为信号采样时刻，为信号采样时间间隔，为时刻噪声的时变方差；通过所述脉冲干扰噪声概率密度函数判断所述PLC中频采样信号是否发生突发性脉冲噪声。3.根据权利要求2所述的PLC信号脉冲干扰抑制方法，其特征在于，基于奇点剔除与限幅法对所述PLC中频采样信号中的突发性脉冲噪声进行消除，得到PLC中频采样延迟信号的步骤具体包括：通过所述脉冲干扰噪声概率密度函数计算平稳噪声功率与发送端信号功率，根据平稳噪声功率与发送端信号功率确定所述PLC中频采样信号的振幅阈值，所述振幅阈值包括调幅阈值T和剔除阈值aT，其中，a为大于1的常数；将某个采样时刻的所述PLC中频采样信号的信号幅值与所述振幅阈值进行比较，若所述PLC中频采样信号的信号幅值在[0,T]之内，则无需对相应的采样时刻的所述PLC中频采样信号进行处理；若所述PLC中频采样信号的信号幅值在[T,aT]之内，则对所述PLC中频采样信号进行限幅，并将作为所述PLC中频采样信号的信号幅值，其中，x
n
为PLC中频采样信号的幅值，j为PLC中频采样信号的幅值的虚部，e为常数，arg为复数的辐角；若所述PLC中频采样信号的信号幅值大于aT时，则将相应的采样时刻的所述PLC中频采样信号进行剔除；对所述PLC中频采样信号进行延迟处理，得到PLC中频采样延迟信号。4.根据权利要求2所述的PLC信号脉冲干扰抑制方法，其特征在于，构建LMS滤波器，利用步长因子演进算法对所述LMS滤波器的步长因子进行优化处理，将所述PLC中频采样延迟信号输入到优化后的LMS滤波器中进行滤波处理，得到PLC滤波信号的步骤具体包括：随机生成N个个体，每个个体中由一个二进制数组构成，每个二进制数组表征LMS滤波器的步长因子；通过下式的适应度函数计算每个个体的适应度值为，；
式中，r表示第r个个体，1≤r≤N，N表示个体总数，L
r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩莹，朱秋霖，喻凌立，叶鹏运，许超尧，谢定兵，陈臻，廖颖欢，周聪华，曹颖，杨德奖，陈华春，林思嘉，蔡延华，占志峰，罗宗杰，王海峰，黄强，易水平，李源腾，陈学台，徐华爵，孙佑东，麦成瀚，王兆阳，王平波，陈燕丽，庞秋明，王英，黄锐杰，林仲卿，钟俊琛，李凯，郝鑫，戴乔旭，李静，于文辉，刘丽，何磊，张斌，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司湛江供电局，
类型：发明
国别省市：