单频信号的产生如图1所示。

3 信号接收及检测
远方保护设备接收支路对从电力载波机送入的信号,先进行非线性处理(通过一组低通滤波器),再对信号进行数字化处理。对信号频谱进行判决,判别是命令信号、监护信号还是虚假命令信号。若为FSK调制信号,则进行FSK解调,得到编码,再判别是哪个命令信号。当连续一段时间(30 ms~500 ins)接收不到命令信号或监护信号,或者再在一段时间(30ms~500 ms)内接收到不止一个命令信号或监护信号,接收器闭锁,同时发出相应的告警。
其中信号判别是否有漏判或误判,取决于对接收信号的数字化处理深度,即,下面用几种常见信号检测算法对单频信号进行检测,并用比较。
3.1 能量计算法
采用这种方法,对PLC通道传输来的有噪声的模拟单频信号进行采样变换后,形成采样脉冲信号,通过并接在接收端的数字椭圆窄带滤波器后,相应的滤波器将输出滤除带外噪声的单频信号脉冲,然后将脉冲逐点存人移位寄存器,同时对脉冲进行逐点能量计算,然后对能量进行判决,检测是否存在相应的单频信号。如图2所示。

用MATLAB进行仿真,采样频率Fs=10 000 Hz,加上噪声,信噪比为-6 dB,输入信号x=sin(0.4πn)+sqrt(2)rand(1,N),仿真图如图3所示。

通过理论计算和MATLAB仿真可知,数字滤波器其实质是一个移位寄存器,因而进入滤波器的脉冲必须经过一段时延后方可稳定输出,时延较大。同时,此算法抗噪性能较差,对较低信噪比的输入信号无法检测,会出现虚假信号。
3.2 离散傅里叶变换法
进行离散傅里叶变换运算前先使信号通过一组带通滤波器,再进行运算。流程图见图4。

信号采样进来后,先通过这一组滤波器,对通过滤波器的信号再进行离散傅里叶变换运算。有命令来时,对应该命令滤波器输出的信号经离散傅里叶变换的值将产生一个尖峰。离散傅里叶变换分析的频域,对滤波器的时延并不敏感,所以很快就可以判别信号。
但是当信噪比低时,由于取的离散傅里叶变换点数太少,不能很好地体现噪声的功率谱,所以噪声大时会出现漏报和虚报。
输入信号为x=sin(0.4πn)+sqrt(2)rand(1,80),信噪比为-6 dB时,仿真图见图5。
