CN107328989B - 一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电气自动化技术领域，尤其涉及一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统及方法。它包括两个部分：测试探头部分和接受探头部分。本发明由于设有AD转换电路使得模拟信号量较稳定的变成了数字信号量,通过ARM内部的高速模拟采集实现了对原始信号的细节部分进行了良好的记录。实现模拟采样电路的稳定采样，达到良好的节能效果，能抵御来自高压电场参数变化的影响,具有较好的静、动态性能。实现了测试结果的无线检测，避免测试现场繁琐的同轴电缆布线，杜绝对高压设备进行有线测试带来的人身触电潜在可能，测试数据准确，可靠。简化了过电压信号原有的硬件变换环节，提高了整机的灵活性，该装置可以作为产品广泛生产，效益可观。
Description
技术领域
本发明属于电气自动化技术领域，尤其涉及一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统及方法。
背景技术
通过对电力系统研究及其运维经验可知，电网各环节的绝缘性能和过电压的耐受水平对电网的健康运行起到关键性作用。一旦发生过电压，轻则引起电器绝缘特性恶化，重则引起电网事故。因此有必要对电力系统过电压进行监测与研究，根据测试结果指导事故分析，为进一步提升绝缘水平提供合理依据。目前广泛应用的方法是经套管末屏对过电压进行测试，利用外加电压传感器和容性器件串联，对原始过电压进行分压，将衰减后的过电压进行测试，可以很好的反映出原始过波形，但故障录波器经过同轴电缆对信号进行采样，同轴电缆需要外加阻抗进行匹配，布线过程繁琐，一旦容性设备接地不良，将引起高压信号接入示波器，威胁测试人员人身安全。同时由于采用有线方式采集时，原始电压波形在长距离的电缆上产生了衰减，导致了波形的失真。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统及方法。目的是为了解决以往测试现场需要繁琐的同轴电缆布线，杜绝了对高压设备进行有线测试带来的人身触电潜在可能，以无线采集方式进行过电压信号采集相对于传统有线方式采集能更好的还原原始信号的高频部分，同时实现了很好的测试精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统，包括两个部分：测试探头部分和接受探头部分，其中传感器模块与采样电路、自举电路、钳位电路、同时连接放大电路依次连接，放大电路与信号发送端ARM核心板相连接；信号发送端ARM核心板中集成了信号发送端CPU，信号发送端AD模块，信号发送端SPI模块，信号发送端通信模块；信号发送端ARM核心板与存储器电路相连接，信号发送端ARM核心板与信号发送端无线模块相连接，信号发送端无线模块与信号发送端天线相连接；信号接收端天线与信号接收端无线模块相连接，信号接收端无线模块与信号接收端ARM核心板相连接，信号接收端ARM核心板包括信号接收端CPU、信号接收端AD模块、信号接收端SPI模块、信号接收端通信模块；信号接收端ARM核心板与串口转USB电路相连接，串口转USB电路与PC远程监视相连接。
所述传感器模块为容性探头元器件，将系统过电压衰减后连接到采样电路，对应测试探头部分电路中的R3，R3一端连接自举电路，对应测试探头部分电路1.2V基准源电路中的R1，另一端连接钳位电路，对应测试探头部分电路中的R2；其中DW1，DW2相对串联，一端与R2的输出端相连接，另一端与的输出相连接；R1一端与系统电源相连接，另一单与基准源芯片REF1的输出相连接；基准源REF1的另一端接地；R2的输出与R5的输出相连接，同时连接放大电路，即运放电路的反相比例输入端；U1的同相比例输入端与R6相连接，R6的另一端接地；R9的两端分别连接到U1A的反相比例输入端引脚IN-以及输出端引脚OUT, U1A的同相比例输入端引脚IN+经过R6接地；输出端接到信号发送端ARM核心板，即发送端微控制器；信号发送端ARM核心板中集成了信号发送端CPU7，信号发送端AD模块，信号发送端SPI模块，信号发送端通信模块；将变换后的模拟信号连接至信号发送端CPU的引脚PA0；信号发送端ARM核心板与存储器电路，即铁电存储芯片相连接；其中CPU的引脚PB8和铁电存储芯引脚CS相连接；CPU的引脚PB9和铁电存储芯引脚SO相连接；CPU的引脚PB13和铁电存储芯引脚SI相连接；CPU的引脚PB14和铁电存储芯引脚SCK相连接；CPU的引脚PB15和铁电存储芯引脚HOLD相连接；信号发送端ARM核心板与信号发送端无线模块，即发送端wifi电路相连接；其中CPU的引脚PA9和发送端无线模块RXD引脚相连接；CPU的引脚PA10和发送端无线模块TXD引脚相连接；信号发送端无线模块与信号发送端天线相连接。
所述信号接收端天线与信号接收端无线模块即接收端wifi电路相连接，信号接收端无线模块与信号接收端ARM核心板即接收端微控制器相连接，其中接收端wifi电路的TXD引脚与接收端微控制器的PA10引脚相连接，接收端wifi电路的RXD引脚与接收端微控制器的PA9引脚相连接；信号接收端ARM核心板即接收端微控制器包括信号接收端CPU，信号接收端AD模块，信号接收端SPI模块，信号接收端通信模块；信号接收端ARM核心板与串口转USB电路相连接，接收端微控制器的引脚PA2与USB转串口电路的RXD引脚相连接，接收端微控制器的引脚PA3与USB转串口电路的TXD引脚相连接，USB转串口电路的引脚XI,XO分别与晶体振荡器CY1相连接，并连接两只电容C1，C4接地；USB转串口电路的引脚UD-,UD+连接至USB接口并与计算机相连接。
所述测试探头部分：以信号发送端ARM核心板为控制核心，信号发送端ARM核心板由信号发送端CPU7、信号发送端AD模块、信号发送端SPI模块、信号发送端通信模块、信号发送端无线模块、信号发送端天线组成；测试探头部分基于无线wifi组网形式构成现场总线结构；采样电阻将采集到的模拟信号传送给自举电路；自举电路将整机的零基准电平迁移到固定正基准电平，同时系统的输入电压经过钳位电路，将该信号连接输入到运算放大器，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值；然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板的发送端通信模块端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线发出。
所述接受探头部分：信号接收端天线对测试探头信号发送端天线发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板，并经信号接收端通信模块进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路转换为标准的USB信号与PC远程监视相连接，并在PC远程监视上面显示出采集到的原始波形信号，以便实现远程监控。
所述PC远程监视是指计算机，屏幕上实时显示各种采集信号变化及计算结果，也可以存储历史数据；为增加数据存储深度，ARM核心板的将当前的过电压数据存储至存储器电路中，并将已经储存的数据通过串口转USB电路发送到上位机里的程序进行计算和处理，并绘制成图的曲线可直观地反应在上位机的屏幕上。
所述PC远程监视具有编制、传输程序，并将已编好的程序传入到测试探头的信号发送端ARM核心板；还具有运行在线监视，即利用LCD显示画面进行系统的运行工况显示、事故报警列表显示、历史参数查询显示。
所述PC远程监视的操作步骤如下：
a.首先，由采样电阻对三相交流电进行采样；
b. 双向稳压电路由两只稳压管反向连接构成，能对输入的交流信号的任何半周起到限幅的作用，在正半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW1的等效电阻值大幅度减小，在负半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW2的等效电阻值大幅度减小，起到短路输入信号的效果，则此时流经R2电阻的电流增大，将输入的过高幅度的电压能量分担在R2上，以保护后续电路不会因为超过额定电压而损坏；
c. 1.2V基准源电路由R1和1.2V基准源LM385-1V2构成，其中，R1一端与系统电源相连接，另一端与基准源芯片相连接，使得采集信号的零基准电平迁移到稳定的1.2V基准电平，以达到交流信号采集的目的；
d. 运放电路由OPAMP，R5，R6，R9构成了反相比例放大电路，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值，该电路对输入信号的放大倍数为R9/R5，其中R6为平衡电阻，起到平衡输入阻抗的作用；
e. 发送端微控制器和接收端微控制器为ARM芯片STM，通过C语言进行合理化编程，实现了对输入的电压信号以FIFO先进先出方式进行实时循环链采集，采用铁电存储芯片，既大幅度增加了存储深度，同时满足了高速信号存储，当系统发生过电压时，系统发出报警信号，同时将过电压信号波形发送给发送端wifi电路；
f.发送端稳压电路和收端稳压电路的PW芯片662k对系统的供电进行稳压，其中C3起到对系统电压滤波的效果，大幅度的提高了系统工作的稳定性；
g.通过接收端wifi电路接收发送端wifi电路发送来的无线信号，并将信号连接至接收端微控制器，根据不同的设备的地址进行设备区别，并将对应探头的测试结果经PC机软件处理后，显示在LCD上。
一种基于无线采集技术的变电站过电压监测方法，包括：起始工作状态为变压器开关未合闸，此时ARM通电，并检测模拟输入引脚的AD值，并根据连续采集64次的AD平均值作为本次基准电压AD0，之后不断的检测AD引脚输入电压的情况，一旦电压值超过初始化启动阈值电压U0，即开始连续将12位精度的采样值保存至内部RAM；待内部RAM写满后，通过无线方式将本次测试的波形数据发送给主机，并将此次测试结果写入FRAM；由于实际测试需要对合闸瞬间的A、B、C三相同时进行检测，为了避免数据发送冲突，故当A、B、C数据缓冲区写满后，分时将数据发送给主机，以便于主机进行数据处理以及波形显示。
所述测试探头部分：对电力系统中出现的过电压信号波形以无线方式进行监测与发送；将过电压信号进行数据采集，数据存储，数据查询，数据显示，采集方式设定等功能；将变换后的波形数据送至ARM核心板的CPU的模拟输入信号端；然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板的信号发送端通信模块端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线发出；所述接受探头部分：信号接收端天线对测试探头信号发送端天线发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板，并经信号接收端通信模块17进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路转换为标准的USB信号与PC远程监视相连接，并在PC远程监视上面显示出采集到的原始波形信号。
本发明的优点及有益效果是：
1、AD转换电路使得模拟信号量较稳定的变成了数字信号量,通过ARM内部的高速模拟采集实现了对原始信号的细节部分进行了良好的记录。
2、引入高精度基准源和PID控制较好实现了模拟采样电路的稳定采样。尽管系统由电池供电，电压随系统的功耗在时刻变动，但采样得到的电压波形时刻稳定在真实值。
3、采用电压触发原理进行检测，系统未产出电压信号时系统进入睡眠模式，达到良好的节能效果。
4、控制系统具有较好的抗干扰能力, 能较好地抵御来自高压电场参数变化的影响, 具有较好的静、动态性能。
5、实现了测试结果的无线检测，避免了测试现场繁琐的同轴电缆布线，杜绝了对高压设备进行有线测试带来的人身触电潜在可能，测试数据准确，可靠。
6、绝大部分功能均采用软件编程实现，简化了过电压信号原有的硬件变换环节，提高了整机的灵活性。
7、系统基于高速ARM微处理器，便携式单片微型计算机采样，无线物联网技术，大数据分析等手段，根据变电站测试到的典型过电压波形样本，为后续输电线路防雷、变电站过电压防护、电力系统的科学规划与设计提供了分析依据。
8、该装置可以作为产品广泛生产，效益可观。
附图说明
下面结合本发明的具体实施例和附图，对本发明作进一步详细的描述，本发明中所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明系统中测试探头部分结构示意图；
图2是本发明系统中接受探头部分结构示意图；
图3是本发明测试探头部分电路结构原理示意图；
图4是本发明接受探头部分电路结构原理示意图；
图5是本发明系统检测到过电压信号的监视曲线图；
图6是本发明系统工作流程图。
图中：传感器模块1，采样电路2，自举电路3，钳位电路4，放大电路5，信号发送端ARM核心板6，信号发送端CPU7，信号发送端AD模块8，信号发送端SPI模块9，信号发送端通信模块10，信号发送端无线模块11，信号发送端天线12，信号接收端ARM核心板13，信号接收端CPU14，信号接收端AD模块15，信号接收端SPI模块16，信号接收端通信模块17，信号接收端无线模块18，信号接收端天线19，供电电路20，存储器电路21，串口转USB电路22，PC远程监视23，采样电阻24，双向稳压电路25，1.2V基准源电路26，运放电路27，发送端wifi电路28，发送端微控制器29，铁电存储芯片30，发送端稳压电路31，USB接口32，USB转串口电路33，接收端wifi电路34，接收端微控制器35，接收端稳压电路36。
具体实施方式
本发明是一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统及方法，本发明基于无线采集技术，过电压是对电网绝缘进行评价的重要指标，决定了电气设备的安全稳定运行。对电力系统的过电压进行研究是选取电气绝缘强度的关键因素，但传统检测手段均基于有线方式进行波形采集。本发明基于高速ARM微处理器，便携式单片微型计算机采样，无线物联网技术，大数据分析等手段，成功研制了基于无线采集技术的过电压监测分析系统。避免了测试现场繁琐的同轴电缆布线，杜绝了对高压设备进行有线测试带来的人身触电潜在可能，测试数据准确，可靠。根据变电站测试到的典型过电压波形样本，为后续输电线路防雷、变电站过电压防护、电力系统的科学规划与设计提供了分析依据。
针对电力系统的过电压进行研究是选取电气绝缘强度的关键因素，但传统检测手段均基于有线方式进行波形采集。而本发明是基于无线采集技术，过电压是对电网绝缘进行评价的重要指标，决定了电气设备的安全稳定运行。
本发明系统结构如图1和图2所示，图1是本发明系统中测试探头部分结构示意图，图2是本发明系统中接受探头部分结构示意图。本发明系统包括两个部分：测试探头部分和接受探头部分。
本发明系统中传感器模块1为容性探头元器件，将系统过电压衰减后连接到采样电路2，对应测试探头部分电路中的R3，R3一端连接自举电路3，对应测试探头部分电路1.2V基准源电路26中的R1，另一端连接钳位电路4，对应测试探头部分电路25中的R2。其中DW1，DW2相对串联，一端与R2的输出端相连接，另一端与1.2V基准源电路26的输出相连接。R1一端与系统电源相连接，另一单与基准源芯片REF1的输出相连接。基准源REF1的另一端接地。R2的输出与R5的输出相连接，同时连接放大电路5，即运放电路27的反相比例输入端。U1的同相比例输入端与R6相连接，R6的另一端接地。R9的两端分别连接到U1A的反相比例输入端引脚IN-以及输出端引脚OUT, U1A的同相比例输入端引脚IN+经过R6接地。输出端接到信号发送端ARM核心板6，即发送端微控制器29。信号发送端ARM核心板6中集成了信号发送端CPU7，信号发送端AD模块8，信号发送端SPI模块9，信号发送端通信模块10。将变换后的模拟信号连接至信号发送端CPU7的引脚PA0，并在CPU7内部进行处理。信号发送端ARM核心板6与存储器电路21，即铁电存储芯片30相连接。其中CPU的引脚PB8和铁电存储芯引脚CS相连接；CPU的引脚PB9和铁电存储芯引脚SO相连接；CPU的引脚PB13和铁电存储芯引脚SI相连接；CPU的引脚PB14和铁电存储芯引脚SCK相连接；CPU的引脚PB15和铁电存储芯引脚HOLD相连接；信号发送端ARM核心板6与信号发送端无线模块11，即发送端wifi电路28相连接。其中CPU的引脚PA9和发送端无线模块RXD引脚相连接；CPU的引脚PA10和发送端无线模块TXD引脚相连接。信号发送端无线模块11与信号发送端天线12相连接。
信号接收端天线19与信号接收端无线模块18即接收端wifi电路34相连接，信号接收端无线模块18与信号接收端ARM核心板13即接收端微控制器35相连接，其中接收端wifi电路34的TXD引脚与接收端微控制器35的PA10引脚相连接，接收端wifi电路34的RXD引脚与接收端微控制器35的PA9引脚相连接。信号接收端ARM核心板13即接收端微控制器35包括信号接收端CPU14，信号接收端AD模块15，信号接收端SPI模块16，信号接收端通信模块17。信号接收端ARM核心板13与串口转USB电路22相连接，接收端微控制器35的引脚PA2与USB转串口电路33的RXD引脚相连接，接收端微控制器35的引脚PA3与USB转串口电路33的TXD引脚相连接，USB转串口电路33的引脚XI,XO分别与晶体振荡器CY1相连接，并连接两只电容C1，C4接地。USB转串口电路33的引脚UD-,UD+连接至USB接口32并与计算机相连接。并根据接收到的采集数据与PC远程监视23进行通信。
（1）测试探头部分：以信号发送端ARM核心板6为控制核心，信号发送端ARM核心板6由信号发送端CPU7、信号发送端AD模块8、信号发送端SPI模块9、信号发送端通信模块10、信号发送端无线模块11、信号发送端天线12组成。测试探头部分基于无线wifi组网形式构成现场总线结构。采样电阻2将采集到的模拟信号传送给自举电路3。自举电路起到了基准电平移位的作用，将整机的零基准电平迁移到规定的固定正基准电平以达到交流信号采集的目的。同时系统的输入电压经过钳位电路4，起到短路输入信号的效果，以保护后续电路不会因为超过额定电压而损坏。之后将该信号连接输入到运算放大器5，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值。然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板6的发送端通信模块10端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块11发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线12发出。
（2）接受探头部分：信号接收端天线19对测试探头信号发送端天线12发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板13，并经信号接收端通信模块17进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路22转换为标准的USB信号与PC远程监视23相连接，并在PC远程监视23上面显示出采集到的原始波形信号，以方便实现远程监控。
所述PC远程监视23是指人为可以直接发出操控命令的计算机。屏幕上实时显示各种采集信号变化及计算结果，也可以存储历史数据。为增加数据存储深度，ARM核心板的将当前的过电压数据存储至存储器电路21中，并将已经储存的数据通过串口转USB电路22发送到上位机里的程序进行计算和处理，并绘制成图的曲线可直观地反应在上位机的屏幕上。
所述PC远程监视23有两个功能，一个是编制、传输程序，并将已编好的程序传入到测试探头的信号发送端ARM核心板6；另一个是运行在线监视，即利用LCD显示画面进行系统的运行工况显示、事故报警列表显示、历史参数查询显示等。
本发明电路原理如图3和图4所示，图3是本发明测试探头部分电路结构原理示意图，图4是本发明接受探头部分电路结构原理示意图。本发明是针对系统过电压发生时的过电压信号的采集，而设计了基于高速微处理器ARM采集信号的技术方法,以无线方式进行信号的传输实现了过电压监测的精确测量。
本发明测试探头部分电路结构是由：采样电阻24；双向稳压电路25；1.2V基准源电路26，运放电路27，wifi电路28，发送端微控制器29，铁电存储芯片30，发送端稳压电路31组成。
本发明信号接收探头部分电路结构是由：USB接口32；USB转串口电路33；接收端wifi电路34；发送端微控制器35；接收端稳压电路36组成。
根据无线采集变电站过电压监测方法，整个系统的具体实现过程以及通过PC远程监视23实施控制的步骤如下：
a.首先，由采样电阻24对三相交流电进行采样。
b. 双向稳压电路25由两只稳压管反向连接构成，能对输入的交流信号的任何半周起到限幅的作用，在正半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW1的等效电阻值大幅度减小，在负半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW2的等效电阻值大幅度减小，起到短路输入信号的效果，则此时流经R2电阻的电流增大，将输入的过高幅度的电压能量分担在R2上，以保护后续电路不会因为超过额定电压而损坏。
c. 1.2V基准源电路26由R1和1.2V基准源LM385-1V2构成，其中，R1一端与系统电源相连接，另一端与基准源芯片相连接，使得采集信号的零基准电平迁移到稳定的1.2V基准电平，以达到交流信号采集的目的。
d. 运放电路27由OPAMP，R5，R6，R9构成了反相比例放大电路，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值，该电路对输入信号的放大倍数为R9/R5，其中R6为平衡电阻，起到平衡输入阻抗的作用。
e. 发送端微控制器29和接收端微控制器35为ARM芯片STM32，通过C语言进行合理化编程，实现了对输入的电压信号以FIFO先进先出方式进行实时循环链采集，采用铁电存储芯片30，既大幅度增加了存储深度，同时满足了高速信号存储，当系统发生过电压时，系统发出报警信号，同时将过电压信号波形发送给发送端wifi电路28。
f.发送端稳压电路31和收端稳压电路36的PW芯片662k对系统的供电进行稳压，其中C3起到对系统电压滤波的效果，大幅度的提高了系统工作的稳定性。
g.通过接收端wifi电路34接收发送端wifi电路28发送来的无线信号，并将信号连接至接收端微控制器35，根据不同的设备的地址进行设备区别，并将对应探头的测试结果经PC机软件处理后，显示在LCD上。
如图5所示，图5是本发明系统检测到过电压信号的监视曲线图。如图6所示，图6是本发明系统工作流程图。
本发明一种基于无线采集技术的变电站过电压监测方法如下：
起始工作状态为变压器开关未合闸，此时ARM通电，并检测模拟输入引脚的AD值，并根据连续采集64次的AD平均值作为本次基准电压AD0，之后不断的检测AD引脚输入电压的情况，一旦电压值超过初始化启动阈值电压U0，即开始连续将12位精度的采样值保存至内部RAM。待内部RAM写满后，通过无线方式将本次测试的波形数据发送给主机，并将此次测试结果写入FRAM。由于实际测试需要对合闸瞬间的A、B、C三相同时进行检测，为了避免数据发送冲突，故当A、B、C数据缓冲区写满后，分时将数据发送给主机，以便于主机进行数据处理以及波形显示。
其中测试探头部分：对电力系统中出现的过电压信号波形以无线方式进行监测与发送。将过电压信号进行数据采集，数据存储，数据查询，数据显示，采集方式设定等功能。将变换后的波形数据送至ARM核心板的CPU的模拟输入信号端；然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板6的信号发送端通信模块10端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块11发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线12发出。
其中接受探头部分：信号接收端天线19对测试探头信号发送端天线12发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板13，并经信号接收端通信模块17进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路22转换为标准的USB信号与PC远程监视23相连接，并在PC远程监视23上面显示出采集到的原始波形信号。
Claims (2)
1.一种基于无线采集技术的变电站过电压监测系统，其特征是：包括两个部分：测试探头部分和接受探头部分，其中传感器模块与采样电路、自举电路、钳位电路、同时连接放大电路依次连接，放大电路与信号发送端ARM核心板相连接；信号发送端ARM核心板中集成了信号发送端CPU，信号发送端AD模块，信号发送端SPI模块，信号发送端通信模块；信号发送端ARM核心板与存储器电路相连接，信号发送端ARM核心板与信号发送端无线模块相连接，信号发送端无线模块与信号发送端天线相连接；信号接收端天线与信号接收端无线模块相连接，信号接收端无线模块与信号接收端ARM核心板相连接，信号接收端ARM核心板包括信号接收端CPU、信号接收端AD模块、信号接收端SPI模块、信号接收端通信模块；信号接收端ARM核心板与串口转USB电路相连接，串口转USB电路与PC远程监视相连接；
所述传感器模块为容性探头元器件，将系统过电压衰减后连接到采样电路，对应测试探头部分电路中的电阻R3，电阻R3一端连接自举电路，对应测试探头部分电路1.2V基准源电路中的电阻R1，另一端连接钳位电路，对应测试探头部分电路中的电阻R2；其中稳压二级管DW1，稳压二级管DW2相对串联，一端与电阻R2的输出端相连接，另一端与基准源芯片REF1的输出相连接；电阻R1一端与系统电源相连接，另一端与基准源芯片REF1的输出相连接；基准源芯片REF1的另一端接地；电阻R2的输出与电阻R5的输出相连接，同时连接放大电路，即运放电路U1A的反相比例输入端；U1A的同相比例输入端与电阻R6相连接电阻R6的另一端接地；电阻R9的两端分别连接到U1A的反相比例输入端引脚IN-以及输出端引脚OUT, U1A的同相比例输入端引脚IN+经过电阻R6接地；输出端接到信号发送端ARM核心板，即发送端微控制器；信号发送端ARM核心板中集成了信号发送端CPU7，信号发送端AD模块，信号发送端SPI模块，信号发送端通信模块；将变换后的模拟信号连接至信号发送端CPU的引脚PA0；信号发送端ARM核心板与存储器电路，即铁电存储芯片相连接；其中CPU的引脚PB8和铁电存储芯引脚CS相连接；CPU的引脚PB9和铁电存储芯引脚SO相连接；CPU的引脚PB13和铁电存储芯引脚SI相连接；CPU的引脚PB14和铁电存储芯引脚SCK相连接；CPU的引脚PB15和铁电存储芯引脚HOLD相连接；信号发送端ARM核心板与信号发送端无线模块，即发送端wifi电路相连接；其中CPU的引脚PA9和发送端无线模块RXD引脚相连接；CPU的引脚PA10和发送端无线模块TXD引脚相连接；信号发送端无线模块与信号发送端天线相连接；
所述信号接收端天线与信号接收端无线模块即接收端wifi电路相连接，信号接收端无线模块与信号接收端ARM核心板即接收端微控制器相连接，其中接收端wifi电路的TXD引脚与接收端微控制器的PA10引脚相连接，接收端wifi电路的RXD引脚与接收端微控制器的PA9引脚相连接；信号接收端ARM核心板即接收端微控制器包括信号接收端CPU，信号接收端AD模块，信号接收端SPI模块，信号接收端通信模块；信号接收端ARM核心板与串口转USB电路相连接，接收端微控制器的引脚PA2与USB转串口电路的RXD引脚相连接，接收端微控制器的引脚PA3与USB转串口电路的TXD引脚相连接，USB转串口电路的引脚XI,XO分别与晶体振荡器CY1相连接，并连接两只电容C1，C4接地；USB转串口电路的引脚UD-,UD+连接至USB接口并与计算机相连接；
所述测试探头部分：以信号发送端ARM核心板为控制核心，信号发送端ARM核心板由信号发送端CPU7、信号发送端AD模块、信号发送端SPI模块、信号发送端通信模块、信号发送端无线模块、信号发送端天线组成；测试探头部分基于无线wifi组网形式构成现场总线结构；采样电阻将采集到的模拟信号传送给自举电路；自举电路将整机的零基准电平迁移到固定正基准电平，同时系统的输入电压经过钳位电路，将该信号连接输入到运算放大器，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值；然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板的发送端通信模块端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线发出；
所述接受探头部分：信号接收端天线对测试探头信号发送端天线发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板，并经信号接收端通信模块进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路转换为标准的USB信号与PC远程监视相连接，并在PC远程监视上面显示出采集到的原始波形信号，以便实现远程监控；
所述PC远程监视是指计算机，屏幕上实时显示各种采集信号变化及计算结果，也可以存储历史数据；为增加数据存储深度，ARM核心板的将当前的过电压数据存储至存储器电路中，并将已经储存的数据通过串口转USB电路发送到上位机里的程序进行计算和处理，并绘制成图的曲线可直观地反应在上位机的屏幕上；
所述PC远程监视具有编制、传输程序，并将已编好的程序传入到测试探头的信号发送端ARM核心板；还具有运行在线监视，即利用LCD显示画面进行系统的运行工况显示、事故报警列表显示、历史参数查询显示；
所述PC远程监视的操作步骤如下：a.首先，由采样电阻对三相交流电进行采样；b. 双向稳压电路由两只稳压管反向连接构成，能对输入的交流信号的任何半周起到限幅的作用，在正半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW1的等效电阻值大幅度减小，在负半周输入信号过高的情况下，则稳压二极管DW2的等效电阻值大幅度减小，起到短路输入信号的效果，则此时流经电阻R2的电流增大，将输入的过高幅度的电压能量分担在电阻R2上，以保护后续电路不会因为超过额定电压而损坏；c. 1.2V基准源电路由电阻R1和1.2V基准源芯片LM385-1V2构成，其中，电阻R1一端与系统电源相连接，另一端与基准源芯片相连接，使得采集信号的零基准电平迁移到稳定的1.2V基准电平，以达到交流信号采集的目的；d. 运放电路由运算放大器OPAMP，电阻R5，电阻R6，电阻R9构成了反相比例放大电路，对输入信号进行放大，使得输入信号放大至合理的幅度值，该电路对输入信号的放大倍数为电阻R9/电阻R5，其中电阻R6为平衡电阻，起到平衡输入阻抗的作用；e. 发送端微控制器和接收端微控制器为ARM芯片STM，通过C语言进行合理化编程，实现了对输入的电压信号以FIFO先进先出方式进行实时循环链采集，采用铁电存储芯片，既大幅度增加了存储深度，同时满足了高速信号存储，当系统发生过电压时，系统发出报警信号，同时将过电压信号波形发送给发送端wifi电路；f.发送端稳压电路和收端稳压电路的PW芯片662k对系统的供电进行稳压，其中电容C3起到对系统电压滤波的效果，大幅度的提高了系统工作的稳定性；g.通过接收端wifi电路接收发送端wifi电路发送来的无线信号，并将信号连接至接收端微控制器，根据不同的设备的地址进行设备区别，并将对应探头的测试结果经PC机软件处理后，显示在LCD上；
所述测试探头部分：对电力系统中出现的过电压信号波形以无线方式进行监测与发送；将过电压信号进行数据采集，数据存储，数据查询，数据显示，采集方式设定功能；将变换后的波形数据送至ARM核心板的CPU的模拟输入信号端；然后对输入的数据进行运算、处理、存储；再根据采集到的过电压信号的大小，由信号发送端ARM核心板的信号发送端通信模块端输出异步通信信号，控制信号发送端无线模块发送2.4G频段的无线信号，并经信号发送端天线发出；所述接受探头部分：信号接收端天线对测试探头信号发送端天线发出的2.4G频段的无线信号进行接受，并连接至信号接收端ARM核心板，并经信号接收端通信模块进行异步通信信号的解码，得到测试到过电压信号的原始波形，并将该波形经过串口转USB电路转换为标准的USB信号与PC远程监视相连接，并在PC远程监视上面显示出采集到的原始波形信号。
2.一种基于无线采集技术的变电站过电压监测方法，其采用如权利要求1所述的变电站过电压监测系统实现，其特征是：包括：起始工作状态为变压器开关未合闸，此时ARM通电，并检测模拟输入引脚的AD值，并根据连续采集64次的AD平均值作为本次基准电压AD0，之后不断的检测AD引脚输入电压的情况，一旦电压值超过初始化启动阈值电压U0，即开始连续将12位精度的采样值保存至内部RAM；待内部RAM写满后，通过无线方式将本次测试的波形数据发送给主机，并将此次测试结果写入FRAM；由于实际测试需要对合闸瞬间的A、B、C三相同时进行检测，为了避免数据发送冲突，故当A、B、C数据缓冲区写满后，分时将数据发送给主机，以便于主机进行数据处理以及波形显示。
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