[發明專利]一種基于射頻能量收集的無源地電波傳感器

在審

• 申請號: 202010400176.1
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111624446A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 董明;范文杰;徐廣昊;于泊寧;張志斌;楊凱歌;李信哲;劉文君;吳文杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;H02J50/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種基于射頻能量收集的無源地電波傳感器，包括：信號采集模塊，用于采集開關柜的局部放電信號；信號處理模塊，用于對所采集的局部放電信號進行濾波、放大和檢波處理；信號提取模塊，用于提取處理后的局部放電信號的特征參量，所述特征參量包括放電周期內的放電次數、最大放電量和平均放電量；信號傳輸模塊，用于將局部放電信號的特征參量傳輸至上位機；上位機，用于對局部放電信號的特征參量進行可視化顯示；供電模塊，通過收集環境中或射頻信號發生器的射頻能量對所述傳感器供電。本公開通過收集環境中或射頻信號發生器的射頻能量為傳感器供能，從而舍棄傳統的鋰電池等儲能元件，能夠大大延長了傳感器的工作周期，并降低成本。

技術領域

本公開屬于無線傳感器領域，具體涉及一種基于射頻能量收集的無源地電波傳感器。

背景技術

高壓電氣設備發生局部放電時，放電量往往先聚集在與接地點相鄰的接地金屬部位，形成對地電流在設備表面金屬上傳播。對于內部放電，放電量聚集在接地屏蔽的內表面，屏蔽連續時在設備外部無法檢測到放電信號，但屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接、電纜絕緣終端等部位不連續，局部放電的高頻信號會由此傳輸到設備屏蔽外殼。因此，局部放電產生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳出，并沿著設備金屬箱體外表面繼續傳播，同時對地產生一定的暫態電壓脈沖信號，稱為暫態對地電壓。基于上述原理的地電波(TEV)局部放電檢測方法作為一種非侵入式檢測手段，對于開關柜內部是否存在放電性絕緣故障，具有靈敏度高、成本低、安裝方便等優勢，十分適合高壓開關柜的帶電檢測。

但是該技術雖然可以實現開關柜內部缺陷故障的預防和評估，但是目前還存在超閾值信號的不確定、由于信號來源以及開關柜個體差異而導致的漏判誤判的問題，實際應用效果并不理想。并且目前地電波(TEV)局部放電檢測方法的主要應用方式是定期的帶電巡檢，不僅會消耗大量的人力物力，還會因為檢測人員水平和經驗的不足而導致漏判誤判。因此需要一種無線分布式的地電波(TEV)傳感器來對不同開關柜同時檢測，并能夠將數據分析上傳，減輕巡檢壓力。并且在局部放電檢測中，傳感器需要經常更換電池，導致工作周期短，系統維護成本較高。本發明針對上述TEV檢測技術以及實際開關柜帶電檢測中存在的問題，提出了一種基于射頻能量采集系統的分布式無源TEV傳感器的設計方案。通過工作空間中的射頻能量收集為傳感器各模塊供能，對傳感器耦合得到的信號進行處理、分析與上傳。這對更好的將地電波(TEV)檢測技術更好的應用于高壓開關柜設備的故障預防有著重要的實際意義。

發明內容

針對現有技術中的不足，本公開的目的在于提供一種基于射頻能量收集的無源地電波傳感器，能夠舍棄傳統的鋰電池，實現開關柜局部放電的分布式監測。

為實現上述目的，本公開提供以下技術方案：

一種基于射頻能量收集的無源地電波傳感器，包括：

信號采集模塊，用于采集開關柜的局部放電信號；

信號處理模塊，用于對所采集的局部放電信號進行濾波、放大和檢波處理；

信號提取模塊，用于提取經所述信號處理模塊處理后的局部放電信號的特征參量，所述特征參量包括放電周期內的放電次數、最大放電量和平均放電量；

信號傳輸模塊，用于將所提取的局部放電信號的特征參量傳輸至上位機；

上位機，用于對所述局部放電信號的特征參量進行可視化顯示；

供電模塊，通過收集環境中或射頻信號發生器的射頻能量對所述傳感器供電。

優選的，所述信號采集模塊包括TEV傳感器。

優選的，所述信號處理模塊包括：

濾波電路，用于對采集的局部放電信號進行濾波；

放大電路，用于對濾波后的局部放電信號進行放大；