无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法技术

本发明专利技术公开了一种无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法，本电路中TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器依次串接，数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块分别与ARM微处理器双向信号连接；本方法电路分布于配电设备的若干局部放电检测点，采用Lora节点作为通信基层，设置NB

【技术实现步骤摘要】
无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法


[0001]本专利技术涉及电力设备状态监测和故障诊断
，尤其涉及一种无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法。

技术介绍

[0002]电力设备的局部放电监测是保证其安全运行的重要技术手段，为了电力设备的早期预警和状态感知，采用灵敏、实时、稳定的在线监测系统必不可少，如局部放电监测、泄漏电流监测、温升监测等，这些监测技术在主电网输变电设备上应用较为成熟。对于传统的局部放电在线监测系统，通常包括局部放电耦合单元（如高频电流传感器）、模拟预处理单元、供电单元、传输单元、供电及通信线缆、数据采集与显示系统（SCADA）及各种数据接口。然而，对于配电设备而言，上述的监测系统框架并不能满足配电网复杂的馈电网络、分布化的运行设备以及对其成本和经济效益的要求。此外，特别对于开关柜或电缆监测而言，接入量较大，监控节点较多，给数据存储、信息匹配以及数据应用带来了巨大挑战。因此，为了支撑智能配电网的发展要求，探索一种高效、可靠、经济的分布式局部放电监测技术迫在眉睫。
[0003]物联网是互联网时代快速发展的信息技术，通过部署信息网络，完成传感器或执行器的传感、计算、执行和沟通，并实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互。目前，低功率、远距离的通讯技术(LPWA)开发和应用不仅在消费市场大规模应用，同时也越来越多地应用于工业领域，由于其便捷化、低成本的信息网络框架，极其适合对于成本敏感的配电设备监测。然而，在分布式物联网监测应用于局部放电监测之前，仍然需要解决一些技术问题。首先，在物理层面，开发低功耗、低成本、免维护的可扩展无线传感器网络(WSN)是物联网状态感知的基础；其次，设计能够稳定运行且灵活扩展的网络框架是确保相关的数据实时性和有效性的保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法，本电路构成低功耗、低成本、免维护、可扩展的无线物联网传感器，确保局部放电信号检测的准确性和可靠性；本方法保证无线分布式TEV传感器稳定运行，且网络框架可灵活扩展，确保监测的数据实时性和有效性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路包括TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器、数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块，所述TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器依次串接；所述数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块分别与所述ARM微处理器双向信号连接；所述TEV传感器耦合检测配电设备的局部放电信号并输出；所述带通滤波模块接收TEV传感器输出信号，并滤除其他频段的干扰信号；所述信号放大模块接收并放大带通滤波模块的输出信号；所述降频检波模块接收信号放大模块的输出信号，并对该信号进行降频检波处理；所述AD转换模块接收降频检波模块的输出
信号并进行AD转换后输出数字信号；所述ARM微处理器接收AD转换模块输出的数字信号，提取配电设备局部放电特征信息，并对配电设备绝缘状态进行初步评估，同时ARM微处理器根据监控终端的控制命令，调整TEV传感器的监控策略，协调各模块协同工作；所述存储模块保存由所述ARM微处理器提取的局部放电特征信息及配电设备绝缘状态数据；所述无线传输模块将所述ARM微处理器提取的局部放电特征信息及配电设备绝缘状态数据传输至无线传输网络，同时接收监控终端通过无线传输网络下发的控制命令；所述实时时钟模块提供所述ARM微处理器时钟信息，用于控制TEV传感器和无线传输模块定时启动。
[0006]进一步，本电路还包括电源模块和电源管理模块，所述电源模块经电源管理模块控制提供各模块的工作电源，所述电源模块是高能量密度的锂电池。
[0007]一种基于上述无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路的组网方法包括如下步骤：步骤一、无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路分布于配电设备的若干局部放电检测点，并采用Lora传输模块作为数据传输节点，构成分布式通信基层，设置NB
‑
IoT基站作为多个数据传输节点与广域网络连接的汇聚节点，方便进行LoRa与NB
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IoT之间的转换；步骤二、设定无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路的动态运行模式，包括：采集模式：无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路进行局部放电信号进行采样、处理、存储及数据传输，该模式下的实时功耗电流较大；监听模式：无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路在此期间关闭所有局部放电信号采样和处理模块的电源，仅保留通讯模块运行，使其能够接受监控终端的下行数据和命令，且局部放电信号采样和处理模块进入可被唤醒的休眠模式，该模式下的实时功耗电流为采集模式的十分之一；睡眠模式：无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路在此期间仅保留ARM微处理器处于深度睡眠模式，并保持实时时钟模块运行，该模式下不接收监控终端的下行数据和命令，该模式下的实时功耗电流为监听模式的十分之一；步骤三、无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路按动态运行模式对配电设备的若干局部放电检测点进行循环断点监测。
[0008]进一步，无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路在一个断点监测周期内的功耗P按下式计算：P=PF
×
tF+ PM
×
tM+PS
×
tS其中：PF、PM和PS分别为采集模式、监听模式和睡眠模式的实时功耗，tF、tM和tS分别为一个断点监测周期内各模式的工作时长。由于本专利技术无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路及组网方法采用了上述技术方案，即本电路中TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器依次串接，数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块分别与ARM微处理器双向信号连接；本方法电路分布于配电设备的若干局部放电检测点，采用Lora节点作为通信基层，设置NB
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IoT基站作为数据与广域网络的交互节点，实现检测数据的通讯；设定无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路的动态运行模式，并按动态运行模式对配电设备的若干局部放电检测点进行断点监测。本电路构成低功耗、低成本、免维护、可扩展的无线物联网传感器，确保局部放电信号检测的准确性和可靠性；本方法保证无线分布式TEV传感器稳定运行，且网络框架可灵活扩展，确保监测的数据实时性和有效性。
附图说明
[0009]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1为本专利技术无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路原理框图。
具体实施方式
[0010]实施例如图1所示，本专利技术无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路包括TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器、数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块，所述TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器依次串接；所述数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块分别与所述A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路，包括TEV传感器，其特征在于：还包括带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器、数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块，所述TEV传感器、带通滤波模块、信号放大模块、降频检波模块、AD转换模块、ARM微处理器依次串接；所述数据存储模块、无线传输模块和实时时钟模块分别与所述ARM微处理器双向信号连接；所述TEV传感器耦合检测配电设备的局部放电信号并输出；所述带通滤波模块接收TEV传感器输出信号，并滤除其他频段的干扰信号；所述信号放大模块接收并放大带通滤波模块的输出信号；所述降频检波模块接收信号放大模块的输出信号，并对该信号进行降频检波处理；所述AD转换模块接收降频检波模块的输出信号并进行AD转换后输出数字信号；所述ARM微处理器接收AD转换模块输出的数字信号，提取配电设备局部放电特征信息，并对配电设备绝缘状态进行初步评估，同时ARM微处理器根据监控终端的控制命令，调整TEV传感器的监控策略，协调各模块协同工作；所述存储模块保存由所述ARM微处理器提取的局部放电特征信息及配电设备绝缘状态数据；所述无线传输模块将所述ARM微处理器提取的局部放电特征信息及配电设备绝缘状态数据传输至无线传输网络，同时接收监控终端通过无线传输网络下发的控制命令；所述实时时钟模块提供所述ARM微处理器时钟信息，用于控制TEV传感器和无线传输模块定时启动。2.根据权利要求1所述的无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路，其特征在于：本电路还包括电源模块和电源管理模块，所述电源模块经电源管理模块控制提供各模块的工作电源，所述电源模块是高能量密度的锂电池。3.一种基于权利要求1或2所述无线分布式TEV传感器低功耗硬件电路的组网方法，其特征在于本方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴隆，俞秀山，
申请(专利权)人：上海金艺检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：