實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法
2023-04-23 15:40:01
專利名稱：實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法
技術領域：
本發明涉及一種實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法，涉及油田生產管理、電力系統網絡結構、電機、通信、信號處理等技術領域
背景技術：
目前油田抽油井的管理通過採油工多次巡井實現，導致油田生產管井的工作效率較低，同時由於沒有供電線路上同一時刻的電氣參數，難以實現油田配電網的優化運行，從而導致抽油井設備的運行能耗較高。電力線工頻通信技術能夠在較低的成本下實現跨變壓器臺區的長距離傳輸，基於該技術傳輸遠程監控信息，具有投資小、不用敷設通信線路、沒有服務費用、靈活性強等優勢，很適合作為油井遠程監測的信息傳輸通道；但是，電力線工頻通信存在速率低的缺陷，監測信息的傳輸容量受到限制，特別是當多口油井出現故障時，無法實現故障信息的實時傳遞。如果上行工頻通信在保證性能的前提下，實現多路並行傳輸，就能夠使工頻通信的性能更加適合油井監測的需求，從而為數位化油田的建設提供一種廉價、可行的信息傳輸手段。
發明內容
本發明提供了一種實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法，可以高通信速率，使工頻通信技術應用於油井遠程監測時，一方面能夠傳輸更多的監測信息，而且，當由同一 IOKV支線供電的多口油井出現故障時，能夠同時實現主動報警。這樣為工頻通信技術在油田電網推廣應用創造有利條件，為數位化油田的實施提供一種廉價、可行的信息傳輸手段，解決採油工多次巡井，導致油田生產管井的工作效率較低的問題，同時也為通過電網優化節能降耗提供了基礎。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:當各終端裝置在發送上行信號時，採用同一偽隨機序列通過移位實現的不同編碼控制畸變電流的調製。當上行信號接收時，主站設備通過傳感器採樣IOKV線路的電流信號，通過時域差分和偽隨機序列加權運算獲得各路信號的輸出，利用隨機序列的相關特性來保證每路加權輸出時，當調製編碼與加權編碼一致的終端信號能夠得到大大增強，而其餘各終端的電流畸變信號受到抑制，然後再通過各路加權輸出信號與畸變參考信號的互相關運算結果來進行數據解調，這樣就能夠實現多路工頻通信上行信號的並行傳輸。本發明通過多路數據傳輸，能夠提高工頻通信速率，這樣為工頻通信技術在油田配電網應用於油井遠程監測、配電網負荷監控等領域應用的推廣應用創造了有利條件，為油井遠程監測、配電網負荷監控等領域提供可行的數據傳輸通道；在工頻通信技術結合本發明的基礎上，構建的油井遠程監測系統能夠適應油田生產管理的需求，從而可以減少採油工巡井次數，提高油田生產管井的工作效率；同時，基於此，還能夠獲得配電網各節點同一時刻的電氣參數，為油田配電網的動態優化運行，實現節能降耗提供了技術支持，為抽油機井管理探索一種新的模式，具有重要的學術意義和工程應用價值。
圖1為本發明的具體實施方式
提供的工頻通信系統結構與多路傳輸原理示意圖；圖2為本發明的具體實施方式
提供的遠程通信終端結構示意圖；圖3為本發明的具體實施方式
提供的上行數據調製示意圖；圖4為本發明的具體實施方式
提供的上行解調裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面對本發明做進一步的詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。一種實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法，包括:上行信號發送時，各終端採用同一偽隨機序列通過移位實現的不同編碼控制畸變電流的調製。上行接收時，主站設備通過傳感器採樣IOKV電流線路的電流信號，通過時域差分和偽隨機序列加權運算獲得各路信號的輸出；通過各路加權輸出信號與畸變參考信號的互相關運算結果來進行數據解調。具體的，現有的工頻通信系統由位於變電所的主站設備和和位於配電變壓器低壓側的遠程通信終端組成，從配電變壓器到變電所的上行信號通過電流畸變實現，為了實現上行信號的多路傳輸，本具體實施方式
基於偽隨機序列編碼進行上行信號的調製，偽隨機序列碼片的循環移動，每個終端能夠配置不同的調製編碼，如圖1所示。上行接收時，主站設備通過傳感器採樣IOKV電流線路的電流信號，並通過時域差分和偽隨機序列加權運算夠獲得各路信號的輸出，由於電流畸變信號的波形事先能夠確知，通過各路加權輸出信號與畸變參考信號的互相關運算結果來進行數據解調；由於各終端的調製編碼具有自相關性很強，而互相關性很低的特點，多路信號傳輸時，各路信號之間的影響很低，這樣就能夠實現多路上行信號的同時傳輸。在工頻通信系統中，位於配電變壓器的遠程通信終端以快速處理器MCU、高精度模數轉換器A/D，可控矽及驅動電路等組成，如圖2所示。遠程通信終端的功能是完成下行解調，然後根據協議進行上行信號的調製。當需要發送上行數據時，終端在下行信號解調時，通過協議確定數據編碼的起始時刻，然後根據調製編碼控制驅動電路進行電流畸變信號的調製；具體方法是依靠在配電變壓器副邊某相的電壓過零點前30°左右觸發可控矽導通，使電壓過零點附近產生微小電流畸變攜帶信號。在本具體實施方式
中，上行數據調製編碼採用通信領域有廣泛的應用的偽隨機序列碼，設P(k)為雙級性偽隨機序列，長度為N，具有以下特點:(I)周期性，p(k+N) = p(k) (I)
(2)尖銳的自相關特性，
權利要求
1.一種實現工頻通信上行信號同時多路傳輸的方法，其特徵在於，包括: 上行信號發送時，各終端採用同一偽隨機序列通過移位實現的不同編碼控制畸變電流的調製。
上行信號接收時，主站設備利用傳感器採樣IOKV線路的電流信號，通過時域差分和偽隨機序列加權運算獲得各路信號的輸出，利用隨機序列的相關特性保證每路加權輸出時，當調製編碼與加權編碼一致的終端信號能夠得到大大增強，而其餘各終端的電流畸變信號受到抑制，然後再通過各路加權輸出信號與畸變參考信號的互相關運算結果來進行數據解調，實現多路工頻通信上行信號的並行傳輸。
全文摘要
本發明提供了一種實現工頻通信多路上行信號同時傳輸的方法，各終端採用同一偽隨機序列通過移位形成的編碼進行上行數據的調製；當多路上行工頻通信信號同時傳輸時，主站設備通過傳感器採樣10KV線路的電流，基於時域差分和偽隨機序列加權運算獲得各路信號的加權輸出，對各路加權輸出分別通過互相關運算，以實現多路上行信號的同時解調。本發明能夠提高工頻通信速率，為工頻通信技術在油田配電網應用於油井遠程監測、配電網負荷監控等領域的應用創造有利條件；可以為供電線路上同一時刻的電量統計提供信息傳輸通道，為配電網的動態優化運行，實現節能降耗提供技術支持，為抽油機井管理探索一種新的模式，具有重要的學術意義和工程應用價值。
文檔編號G08C19/00GK103166676SQ201210121000
公開日2013年6月19日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者黃有泉, 盧文冰, 高海林, 吉福太 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責任公司, 華北電力大學