ＩＣＡ在工頻通信諧波干擾抑制中的應用

摘要：雙向工頻通信系統是一種基于配電網的通信系統。通信信號在配電網中的傳輸，其背景信號中含有大量的諧波成分，給通信信號的檢測帶來極大的困難。本文根據雙向工頻通信的信號特征，提出了基于獨立分量分析的諧波抑制新方法。該方法在消除諧波干擾的同時，有用信號成分幾乎不被破壞。

關鍵詞：諧波；工頻通信；ICA

1引言

雙向工頻自動通信系統[1]是近年來在北美出現的一種基于配電網的通信系統，其原理是利用工頻電壓基波波形過零信息實現信號的調制和解調。由于其傳輸速率較低，目前主要應用于通信速率要求不高的民用自動抄表、工業遠程計量等領域。

在電網中實現通信信號的傳輸，其背景信號中必然含有大量的諧波成分，會給信號的檢測帶來極大的困難。通常的陷波濾波器在低頻段的系數敏感度高，量化后的陷波頻點極易發生偏移，濾波效果不理想，且會對有用信號成分會造成一定的破壞。

基于獨立分量分析的盲源分離理論為諧波干擾抑制提供了新的思路。從統計信號處理的角度來看，諧波和待檢測的目標常來自于兩個相互獨立的信號源，故可以將諧波干擾消除問題轉化為盲源分離問題。本文將ICA應用于諧波干擾消除中，通過MATLAB仿真來驗證ICA可以有效地分離出混雜在通信信號中的電網基波及其諧波成分，較好地解決了諧波干擾問題。

2 雙向工頻通信系統

圖1是基于配電網絡的雙向工頻通信系統的結構示意圖。TWACS是以中低壓(10kV/220V)配電線路為通信信號的載體，在電壓過零點附近把信號疊加在基波電壓或電流上。具體的工作過程是在10 kV母線電壓接近過零點時，由調制變壓器220V側的硅整流器件調制出一個瞬時電流脈沖，從而產生了一個微弱的電壓畸變信號疊加在10 kV電壓上，該畸變電壓信號可自動跨過用戶配電變壓器，為用戶端接收，該電壓信號被稱為出站信號。類似的，配電變壓器220V側用戶端的硅整流器件在電壓過零點附近調制出電流信號，該電流信號可以在10 kV支線電流CT中檢測到，該電流信號被稱為入站信號。實現通信的電壓或電流脈沖信號的頻帶在200～500Hz之間。