基于工频畸变技术的抄表系统的设计

　　式中：a为伸缩尺度因子；b为平移因子。离散小波函数ψj，k(t)可表示为： 

　　为了使小波变换具有可变化的时间和频率分辨率，需要改变a，b的大小，使小波变换具有“变焦距”的功能。实际中，广泛应用的是二进制离散小波，即用二进制动态采样网格，a0=2，b0=1，每个网格点对应的尺度为2j，而平移为2jk。由此得到的小波ψj，k(t)被称为二进小波(DyADIc Wavelet)。 

　　二进小波对信号的分析具有变焦距的作用。假定开始选择一个放大倍数2-j，它对应为观测到信号的某部分内容。如果要进一步观看信号更小的细节，就需要增加放大倍数，即减小j值；反之，则减小放大倍数，即加大j值。任意信号都可以表示成式(5)形式： 

　　j和k的取值均在±∞，意味着在所有尺度上做细化处理，补充细部特征。在用尺度的观点分析各种信号时，超过某一特定的尺度(例如j0)后，细部特征就不再起作用了，这时可将式(5)以尺度j0为界限分成两部分，j0以下各尺度作为细化特征的近似；j0以上的各尺度用于基本特征的提取。用滤波的观点就是j0 以下各尺度对应于中心频率不同的带通滤波器组，j0以上各尺度对应于带宽不同的低通滤波器组。式(5)可表示为：等式右边第一部分可看作信号x(t)的尺度为2j0的逼近低频信号；第二部分可看作是x(t)的细节高频信号。任意一个尺度的逼近信号均可表示成下一尺度的逼近信号和细节信号之和。

　　4 仿真实验

　　根据等效电路，在Simulink中搭建工频畸变信号仿真电路，将两个连续周期电压信号的第1，3过零点处加上正向脉冲，产生的单相电压畸变波形(夸张了畸变信号)如图5所示。从仿真图中可以直观地看出，电压波形的两次畸变发生在采样点50和150附近。 

　　在两个工频周期(0．04 s)的时间内取200个采样点，利用小波基db4将畸变信号分为两个子信号，如图6所示，近似信号a1(即低频信号)和细节信号d1(即高频信号)。 

　　近似信号a1与原始信号(图5)近似；细节信号d1在采样点50，150附近均有强烈的变化。由d1可以清晰地找到信号的畸变点，所以，以二进制小波变化的方法检测畸变点，就是检测细节信号上的变化，通过设定阈值，确定畸变时刻。

　　5 通信协议

　　低压配网信道环境复杂，数据传输距离有限，为保证通信的可靠性以扩大传输距离，在抄表系统采集器一端就需要用到中继。在DL／T6 45-1997基础上，使帧格式支持中继转发的控制，并要求帧不能过长，基本帧格式如表1所示。其中，每字节含8 b二进制码，传输时加上一个起始位、一个校验位和一个停止位，共11 b。控制码C中，D7=O时，即是主站发出的命令帧，D6，D5控制中继转发，D4～DO用于功能编码控制；D7=1时，即采集器发出的应答帧。

　　6 结语

　　本文实现的工频双向通信下自动抄表系统，在电力线复杂的信道环境中具有较强的稳定性，通信距离较传统的扩频载波抄表系统有明显的提高，利用低压电网作为通信介质节省了建设系统的成本，是一种非常适合我国电力信道的抄表系统，未来将成为自动抄表系统的重点研究方向。