一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统

摘要

本发明涉及一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。包括传感器，用于接收待传输宽频带信号的原始信号，并转换为电压信号；远端单元，用于接收电压信号，进行模数转换后得到数字信号，远端单元与传感器相连安装在高电位环境下；本地单元，用于接收数字信号，并发送至终端计算机；终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示传感器接收的原始信号的波形，并存贮，完成数据储存和分析。本发明的信号传输系统，配合合适的传感器探头，可实现对电压、电流、电磁场、功率、温度等多种处于高电位环境中的物理量的测量，可在恶劣的自然环境和电磁环境中长期实现数据的长期全天候在线采集和传输。

权利要求

1.一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，所述的宽频带信号通过对高压输电线路的电晕电流瞬态波形进行在线测量获得，宽频带信号的带宽达50MHz，在

1000kV及以下线路上安装使用，其特征在于，该传输系统包括；

传感器，用于接收待传输宽频带信号的原始信号，并将原始信号转换为电压信号，所述的传感器置于高电位环境下；

远端单元，用于接收传感器输出的电压信号，并将电压信号进行模数转换后得到数字信号，数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元与传感器相连，并安装在高电位环境下，所述的远端单元包括：保护电路，用于对接收的电压信号进行峰值抑制，得到额定输入范围的电压，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联；

A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换器与保护电路相连；无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块相连；供电模块，用于分别为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连；

本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机，所述的本地单元包括：无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；接口转换器，用于将上述接收的数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换器与无线传输模块相连；

终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示传感器接收的原始信号的波形，并存贮，完成数据储存和分析，所述的终端计算机与本地单元相连。

说明书

一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。

背景技术

[0002] 在数kV以上高电位场合进行测量存在几个突出的问题，首先是测量位置电位高，设备的信号传输困难；其次，测量设备长期电能供应难度大；第三，高电位场合通常电磁环境恶劣，电晕放电产生的电磁脉动群、雷击和操作过电压都可能影响电子系统的正常工作。

[0003] 在数据采集设备方面，国内外开展研究很多，并有大量成熟的独立装置和板卡可以实现宽频数据采集传输，但该类设备用于低电位场合使用，在高电位使用时存在电磁抗扰度水平低、绝缘水平差的问题。高压领域研究机构针对高电位的测量系统开展了多年研究，并产生了基于光线的数据采集和传输系统，带宽覆盖直流到数MHz的测量装置，这些装置在试验室研究中适用性很强，但在户外或恶劣环境下，连接高压端和低压端的光纤会影响被测系统的绝缘性能。采用光纤复合绝缘柱的装置可解决绝缘问题。但该类设备绝缘装置制造和安装复杂，成本高，在户外试验或在线检测领域中很难灵活应用。因此研制一种对绝缘影响小、可用于高电位物理量采集、对自然条件适用性强的宽频带数据采集传输系统具有非常突出的工程价值。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提出一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，以得到高电位环境下的宽频带信号，测量信号采用无线传输，以使在恶劣的自然环境和电磁环境中长期在线运行。

[0005] 本发明提出的基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，包括；

[0006] 传感器，用于接收待传输宽频带信号的原始信号，并将原始信号转换为电压信号，所述的传感器置于高电位环境下；

[0007] 远端单元，用于接收传感器输出的电压信号，并将电压信号进行模数转换后得到数字信号，数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元与传感器相连，并安装在高电位环境下；

[0008] 本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；

[0009] 终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示传感器接收的原始信号的波形，并存贮，完成数据储存和分析，所述的终端计算机与本地单元相连。

[0010] 上述信号传输系统中，所述的远端单元包括：

[0011] 保护电路，用于对接收的电压信号进行峰值抑制，得到额定输入范围的电压，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联；

[0012] A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换器与保护电路相连；

[0013] 无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块

[0014] 供电模块，用于分别为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连。

[0015] 上述信号传输系统中，所述的本地单元包括：

[0016] 无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；

[0017] 接口转换器，用于将上述接收的数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换器与无线传输模块相连。

[0018] 本发明提出的基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，其优点是：测量信号带宽可达到50MHz。测量信号通过无线传输，无外绝缘问题，通过吸收太阳能实现连续供电。利用本发明的信号传输系统，配合合适的传感器探头，可实现对电压、电流、电磁场、功率、温度等多种处于高电位环境中的物理量的测量，可在恶劣的自然环境和电磁环境中长期实现数据的长期全天候在线采集和传输。

附图说明

[0019] 图1是本发明信号传输系统的结构框图。

[0020] 图2是图1所示的信号传输系统远端单元中保护电路的电路图。

具体实施方式

[0021] 本发明提出的基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统，其结构如图1所示，包括：

[0022] 传感器，用于接收待传输宽频带信号的原始信号，并将原始信号转换为电压信号，所述的传感器置于高电位环境下；

[0023] 远端单元，用于接收传感器输出的电压信号，并将电压信号进行模数转换后得到数字信号，数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元与传感器相连，并安装在高电位环境下；

[0024] 本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；

[0025] 终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示传感器接收的原始信号的波形，并存贮，完成数据储存和分析，所述的终端计算机与本地单元相连。

[0026] 上述信号传输系统中的远端单元包括：

[0027] 保护电路，用于对接收的电压信号进行峰值抑制，得到额定输入范围的电压，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联，保护电路的电路图如图2所示；

[0028] A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换器与保护电路相连；

[0029] 无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块

[0030] 供电模块，用于分别为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连。

[0031] 上述信号传输系统中的本地单元包括：

[0032] 无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；

[0033] 接口转换器，用于将上述接收的数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换器与无线传输模块相连。

[0034] 本发明提出的基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统的一个实施例中，信号采集部分的传感器和远端单元安装于高电压场合。传感器采集的原始信号经保护电路和数模转换模块转换后成为用于通讯的数字信号。保护电路如图2所示。电压信号经模数转换模块转换为可用于通讯的数字信号，模数转换模块采用由美国NI公司生产的型号为NIUSB-5133的A/D转换器。在一般情况下传输系统处于等待状态，当收到采集指令后，系统开始采集数据，采集的数据经过A/D转换后由无线传输模块向本地单元传送，误码率低、抗干扰性能强，天线为偶极子类型，长度可以为10cm，无线传输模块可以是由台湾研华公司生产，型号为UNO-1150-G20E。采用全功率为40W的通用太阳能电池板结合12V、20AH的通用铅酸蓄电池并联为远端单元中的A/D转换模块和无线传输模块供电。本地单元用于对远端单元的控制，并接收远端单元传输的数据，实现与终端计算机的连接。本地单元通过与远端单元中相同的无线传输模块(UNO-1150-G20E)接收信号，通过通用的接口转换器(型号为LAN-USB的通用型)将无线传输模块中的LAN接口与终端计算机的USB接口连接，终端计算机在界面上显示电流波形同时进行存贮。终端计算机实现系统与用户的交互，完成数据储存和分析。本发明的终端计算机可采用通用的PC机，要求CPU主频1.8GHz以上，内存1G以上，安装有WindowsXP操作系统。

[0035] 本发明的高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，可以对高压输电线路的电晕电流瞬态波形进行在线测量，带宽可达50MHz，可在1000kV及以下线路上安装使用。其中的远端单元将电压信号转换为可用于通讯的数字信号，并经过无线数据传输模块向所述本地单元传送数数据，误码率低、抗干扰性能强，通讯距离可达1km。系统中的远端单元采用太阳能板结合蓄电池供电，采用电源控制器协调太阳能板、蓄电池和用电设备之间的能量流，并采用电力电子式电压变换器以保证模块间电压的兼容性，可长期免维护运行。