[發明專利]一種基于無線通訊的直流合成場強、離子流密度同步測量系統

在審

• 申請號: 201510921240.X
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN106872793A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張業茂;倪園;劉健犇;李妮;劉興發;萬皓;王延召;謝輝春
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R19/00;G01R19/22;G01R19/25
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種同步測量系統，具體涉及一種無線通訊的直流合成場強、離子流密度同步測量系統。

背景技術

直流合成場強、離子流密度是直流電磁環境評價主要參數，與交流電場、磁場兩側對稱和受外界環境影響變化較小不同，直流合成場強、離子流密度受風速、風向、氣候等指標變化明顯，極導線兩側離子流密度有明顯差異，因此需要對線路兩側多個點位同時進行測量，并對測量數據進行統計分析。目前對直流合成場強、離子流密度多采用多個探頭(一般兩種都不少于10個)利用通訊電纜進行連接，由于探頭較多，連線起來較為不便，而隨著直流線路電壓等級增加，極導線間距增加，需要測量的區域寬度大大增加，有線通訊方式布置和調整位置非常繁瑣，測量效率低，同時合成場強和離子流密度多為分別開發的獨立系統，每組合成場強和離子流密度測量數據時刻會有較大差異。為客觀地測量直流合成場強、離子流密度的大小和極性，掌握其分布規律，必須采取統計方法，對大量的測量數據進行統計分析。因此，開發了一種具有統計分析功能、基于無線通訊技術的直流合成場強、離子流密度同步測量系統的具有重要意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種基于無線通訊的直流合成場強、離子流密度同步測量系統；可實現多臺、高精度地同步測量。解決了現有測量裝置采用有線通訊連接、調整測量位置繁瑣和復雜，測量精度不高，測量時刻無法完全同步等不足。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種基于無線通訊的直流合成場強、離子流密度同步測量系統，所述系統至少包括10個直流合成場強探頭、10個離子流密度探頭、上位機和PC端；所述直流合成場強探頭、離子流密度探頭和上位機均采用內置的鋰電池供電；每直流合成場強和離子流密度探頭分別通過無線通訊模塊與上位機建立無線通訊，所述上位機與PC端之間通過USB連接線相連。

優選的，所述直流合成場強探頭，包括場磨式電場儀；所述離子流密度探頭，包括威爾遜板和nA級微電流計。

優選的，所述無線通訊模塊為nrf905無線模塊，用于短距離無線通訊；或者采用運營商的通訊網絡，以實現遠距離無線通訊。

優選的，所述直流合成場強探頭，用于對葉片旋轉產生交變的小電流信號進行電流/電壓變換，并利用運算放大器將其放大至毫伏級以上；通過帶通濾波器進行濾波后，將交流信號經相敏整流后轉化為直流信號；并將所述直流信號進行A/D轉換，儲存轉化后的數字信號；

所述離子流密度探頭，用于對威爾遜板采集的小電流信號進行電流/電壓變換，利用運算放大器放大至毫伏級以上；通過低通濾波后，將所述信號進行A/D轉換，儲存轉化后的數字信號。

優選的，所述同步測量系統的操作過程包括：實際測量時，將多個直流合成場強探頭和離子流密度探頭設置在不同位置，每個直流合成場強探頭和離子流密度探頭一一對應分布于相同位置，每個探頭均標有不同的地址編碼；

當上位機通過廣播指令發出數據上傳命令時，所有直流合成場強探頭和離子流密度探頭對當前測量數據打包，在上位機發出上傳命令后，依次將測量數據通過無線通訊方式上傳至上位機；

上位機接收測量數據后，首先對該測量數據進行分析，獲取實際信號變化量對應的場強和離子流密度；其次將實際信號變化量上傳至PC端，通過PC端對實際信號變化量對應的場強和離子流密度實時顯示并進行相應處理，輸出統計結果。

進一步地，所述測量數據由合成場強和離子流信號處理電路產生，包括葉片旋轉產生交變的小電流信號和威爾遜板采集的小電流信號。

進一步地，所述獲取實際信號變化量對應的場強和離子流密度包括：針對零信號輸入的AD值直接影響測量結果的情況，采用實時零點校正技術，在正常信號測試間隙對零輸入信號進行測量，獲取實際信號變化量；具體為：采用實時零點校正技術，在小電流信號輸入與電流/電壓轉換間接入一個程序控制的高速開關，控制輸入信號的輸入和斷開；當開關處于斷開狀態時，輸入信號為零，整個信號處理電路獲取零點處的AD轉換值；當開關處于閉合狀態時，信號正常輸入，獲取正常狀態下的AD轉換值與零點時的AD轉換值的差值即為實際信號變化量；將該實際信號變化量標定至實際合成場強和離子流密度水平中，獲取實際信號變化量對應的場強和離子流密度。

進一步地，所述輸出統計結果包括：PC端實時顯示從各探頭傳輸來的實際信號變化量對 應的場強和離子流密度，前10個探頭為合成場強測量結果，后10個探頭為離子流密度測量結果；

測量完成后，采用PC端應用程序將實際信號變化量按順序排序，通過所述應用程序包含的特征值窗口自動輸出統計結果。