CN101303386B - 高压线路电参数检测传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压线路电参数检测传感器装置，它是一种利用单片集成中央处理器、媒体访问控制器、射频处理器于一体的新一代以无线单片机为核心，通过扩展外围硬件电路和软件滤波实现高压线路电参数检测传感器，具有高压线路验电、测压、测频率和测相位，并将测量结果通过2.4G公共频段，无线发送出去，配套接收设备可以同时接收多个高压线路电参数检测传感器采集的信息，并按用户要求分类处理、存储和直接显示。实施本发明，由于体积小、功耗低、锂电池供电可以方便嵌入高压作业机器人的手臂，或单独作为高压线路电参数检测装置。本发明安装和使用方便、安全，工作可靠。
Description
一、技术领域
本发明涉及高压线路电参数检测传感器装置，具体地说涉及一种利用无线单片机技术采集高压线路电参数并通过公共频段向接收设备发送检测结果信息。属于电子与信息领域。
二、背景技术
目前，幅度、频率、相位是交流信号的三大要素。分析交流信号一般情况下只需考虑幅度与频率即可。然而在某些特殊的情况下，高、低压线路则需要进行相位和相位差的检测。比如，三相电的不平衡度的检测需要测量三相线路电压的相位差、避雷器阻性电流的检测需要测量电压和总电流相位差，尤其是在新发电站并网、新变电站投产前更是有必要进行相位和相序的检测工作以测试发动机、电动机的工作状态。如果在相序不对的情况下强行使设备工作，轻则会带来不必要的麻烦，重则造成设备损坏。
目前对高压线路电参数的检测包括相位、频率和电压等级等，尤其对高压线路电参数检测又采用有线方式，这种方法存在的问题是对于高压线路，尤其是对高压架空线路的相位检测时，要求两个装置同时与两根导线接触，采用有线方式时拖线很长使用起来很不方便，更重要的是高压具有一定的危险性。在一定的高压作用下，如果遇到适当的气候(如空气湿度、温度等)便会产生电弧，对人体、设备等构成严重的伤害。
采用无线方式的设备，受到通信距离小、体积大、功耗高、笨重所限，不利于高空作业和嵌入高压作业机器人手中，因此，本发明旨在解决电参数检测信息的无线远距离传输和设备的微型化，不仅使装置本身变得轻便、易用，更重要的是提高装置安全性。
三、发明内容
针对上述现有高压线路电参数检测以及检测装置的问题和不足，本发明目的是提供一种能够解决电参数检测信息的无线远距离传输和装置的微型化，不仅使装置本身变得轻便、易用，更重要的是提高本装置安全性，并具有嵌入其它高压作业设备实施高压线路检测，从而实现电压等级测量、频率量测量和验电功能。
本发明是这样实现的：
一种高压线路电参数检测传感器，包括电参数采集电路、信号变换电路、信号滤波电路、单片集成媒体访问控制器、射频处理器于一体的新一代无线中央处理器、工作状态指示电路和软件，通过硬件电路和软件编程实现高压线路电参数检测传感器，具有高压线路验电、测压、测频率和测相位，并将测量结果通过2.4G公共频段，以无线方式发送出去，配套接收设备可以同时接收多个高压线路电参数检测传感器采集的信息，并按用户要求分类处理、存储和直接显示。实施本发明，由于体积小、功耗低、锂电池供电可以方便嵌入高压作业机器人的手臂，或单独作为高压线路电参数检测传感器。本发明安装和使用方便、安全，工作可靠。
按照本发明提供的一种高压线路电参数检测传感器，与现有技术相比，其特征在于，本传感器具有单片集成、媒体访问控制器、射频处理器于一体的新一代无线中央处理器，提高了传感器的智能化和微型化；与现有技术相比，其特征在于，本传感器集相位、频率、电压和验电于一体，而电路的复杂度大大降低，功能大大增强；与现有技术相比，其特征在于，本传感器采用远远比高压信号频率高的2.4G公共频段传送检测结果信息，增强信息传输的可靠性，避免谐波信号对传感器的影响；与现有技术相比，其特征在于，本传感器采用嵌入式技术，使得传感器本身的功耗大大降低和体积大大变小，便于嵌入其它高压作业装备。与现有技术相比，其特征在于，本传感器采用中央处理器，提高了传感器的智能信号采集处理能力。
四、附图说明
图1是本发明的实施例一的结构图。
图2是本发明的实施例一的电路原理框图。
五、具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步对本发明进一步详细说明。
如图1所示，一种高压线路电参数检测传感器，其结构主要包括核心电路板、铜质接触器、铜质屏蔽壳、PVC塑料外壳或陶瓷外壳、工作状态指示信号和连接器底座。
所述的铜质接触器主要用于接触或靠近或挂靠于高压线缆实施检测，铜质屏蔽壳是考虑到屏蔽和电磁兼容功能而设计；所述的PVC塑料外壳或陶瓷外壳主要目的是绝缘，提高传感器的安全性，当单独作为测试PVC塑料外壳，嵌入其它高压作业设备选择陶瓷外壳；所述的工作状态指示信号主要是为用户使用方便而设计的人机接口，指示传感器的各种工作状态，如已上电、正在工作中，工作状态异常、通信失败等；所述的连接器底座主要用于连接绝缘杆或高压作业设备，便于传感器的安装。
如图2所示，核心电路原理框图，主要由信号采集电路、信号处理电路、集成无线射频处理电路和媒体访问控制(MAC)电路于一体的中央处理器，以及工作状态指示电路组成。
所述的信号采集电路主要理论依据为电磁场原理，采用LC串联谐振电路，将高压线路上50H高压信号作为信号源，并对之进行放电和稳压处理，选择合适的LC参数，使之与50H高压信号产生谐振，依据谐振电路电感L及电容C上存储的特性得到具有与高压线路同样频率特性的电流信号和电压信号，使之作为信号处理电路和中央处理器的输入信号，进一步对其进行处理。
所述的信号处理电路主要采用过零比较器电路，对产生的正弦信号进行整形为数字信号，简称信号1，便于中央处理器处理，同时通过阻容器件和比较器组成的充放电点电路产生相应的数字信号，简称信号2，利用信号1，中央处理器通过软件产生高频脉冲信号对其计数来测量信号频率，利用信号2，中央处理器通过软件测量信号强弱，便于电网电压等级的判断。中央处理单元对信号1和2的处理过程中，通过软件根据驱动指示电路工作，中央处理单元对信号1和2的处理结果通过软件控制射频电路将结果信息实施CRC校验打包传输。
当多个传感器同时工作时，使能MAC电路工作，通过软件控制，只有其中两个传感器同时启动射频电路工作，并将此两个传感器产生的信号1同时发送出去，便于接受装置判断两路信号之间的相位关系。
Claims (5)
1.一种高压线路电参数检测传感器，包括电参数采集电路、信号处理电路、信号滤波电路、单片集成、媒体访问控制器、射频处理器与一体的新一代无线中央处理器、工作状态指示电路和软件，通过硬件电路和软件编程实现高压线路电参数检测传感器，具有高压线路验电、测压、测频率和测相位，并将测量结通过2.4G公共频段，无线发送出去，配套接收设备可以同时接收多个高压线路电参数检测传感器采集的信息，并按用户要求分类处理、存储和直接显示， 
实施本发明，由于体积小、功耗低、锂电池供电可以方便嵌入高压作业机器人的手臂，或单独作为高压线路电参数检测传感器，本发明安装和使用方便、安全，工作可靠，
所述的信号采集电路主要理论依据为电磁场原理，采用LC串联谐振电路，将高压线路上的50H高压信号作为信号源，并对之进行放电和稳压处理，选择合适的LC参数，使之与50H高压信号产生谐振，依据谐振电路电感L及电容C上存储的特性得到具有与高压线路同样频率特性的电流信号和电压信号，使之作为信号处理电路和中央处理器的输入信号，进一步对其进行处理；
所述的信号处理电路主要采用过零比较器电路，对产生的正弦信号进行整形为数字信号，简称为信号1，便于中央处理器处理，同时通过阻容器件和比较器组成的充放电电路产生相应的数字信号，简称信号2，利用信号1，中央处理器通过软件产生高频脉冲信号对其计数来测量信号频率，利用信号2，中央处理器通过软件测量信号强弱，便于电网电压等级的判断，中央处理单元对信号1和2的处理结果通过软件控制射频电路将结果信息实施CRC校验打包传输；
当多个传感器同时工作时，使能MAC电路工作，通过软件控制，只有其中的两个传感器同时启动射频电路工作，并将此两个传感器产生的信号同时发生出去，便于接受装置判断两路信号之间的相位关系。
2.根据权利要求1所述的高压线路电参数检测传感器，其特征在于所述中央处理器集成无线通信单元和MAC单元。
3.根据权利要求1所述的高压线路电参数检测传感器，其特征在于具有高压线路验电、测压、测频率和测相位，并将测量结果通过2.4G公共频段无线发送出去，配套接收设备可以同时接收多个高压线路电参数检测传感器采集的信息，并按用户要求分类处理、存储和直接显示。
4.根据权利要求1所述的高压线路电参数检测传感器，其特征在于体积小、功耗低，可嵌入其他设备和单独使用。
5.根据权利要求1所述的高压线路电参数检测传感器，其特征在于简洁明了的传感器工作状态指示。
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