电力信息物理系统载波通信时频混合降噪方法研究

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随着大数据技术、人工智能技术、云平台技术等运用到智能电网的建设中,智能电网CPS的建设步伐在不断加快,而用电信息采集系统作为构建智能电网信息物理系统的基础,能够零距离接触用户侧,是实现数值化、智能化电网的基础数据载体。但由于低压配电网络物理拓扑结构的复杂性和负载接入的随机性,与专用的通信信道相比,其通信工况更加复杂,通信过程中往往受到多种干扰噪声的影响,将严重影响低压电力线载波通信过程中数据传输的可靠性。本文将以智能电网CPS下的用电信息采集系统为研究对象,分析低压电力线载波通信信道自身的多种特性,并针对通信信道中的噪声,详细分析了干扰噪声的种类以及各类噪声的特点,建立了相应的噪声模型,根据其频谱特性和幅值特性将它们分为背景噪声和脉冲噪声两大类,并在后续实验中分析了它们分别对载波调制信号的影响。为提高低压电力线载波通信抗干扰能力,基于混合噪声后载波信号的频域特性和时域特性,本文提出了一种时频混合降噪算法。首先,在频域中对混合干扰噪声的载波信号进行傅里叶分解变化,得出相应载波调制信号的中心频点,保留对应带宽内的混合信号,去除其它频率分量下的混合信号,实现频域内的一次降噪;其次,针对经频域降噪后所保留的中心频点及相应带宽内的信号中仍含有噪声干扰信号,根据其时域特性进行电平幅值阈值判断,消除部分电平幅值较低的背景噪声,进行二次降噪;最后,考虑到经频域和时域降噪后的信号中仍包含少量脉冲噪声以及信号电平幅值不同,引入了码元位置校验和幅值补偿操作,对经频域和时域去噪后的信号进行校验补偿,以提升降噪效果。通过实验仿真验证了本文算法的有效性和适用性,并在不同场景和不同调制方式下,以信噪比变换量为评价准则,与小波降噪算法进行对比,结果表明本文算法降噪效果更优。
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