CN117377962A - 可释放地耦合至电气资产的装置和用于获得至少一个电气资产的标识及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法 - Google Patents

可释放地耦合至电气资产的装置和用于获得至少一个电气资产的标识及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法 Download PDF

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CN117377962A CN202280032965.1A CN202280032965A CN117377962A CN 117377962 A CN117377962 A CN 117377962A CN 202280032965 A CN202280032965 A CN 202280032965A CN 117377962 A CN117377962 A CN 117377962A
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谢国祥
穆罕默德·费耶·卡里姆
杨镇宁
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Abstract

根据本发明的实施方式，提供了一种能够可释放地耦合至电气资产的装置。该装置包括传感器以及电耦合至传感器的基于时域的RFID标签，传感器被配置成对电气资产的局部放电进行检测并生成表示所检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号。基于时域的RFID标签被配置成当耦合至电气资产时提供唯一地表示装置的位置的ID码。该装置被配置成在外部问询器问询时生成包括ID码和脉冲信号的反向散射信号。生成的反向散射信号将由外部读取器读取。根据另外的实施方式，还提供了一种用于获得至少一个电气资产的标识以及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法。

Description

可释放地耦合至电气资产的装置和用于获得至少一个电气资 产的标识及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息 的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年6月9日提交的新加坡专利申请第10202106164Q号的优先权的权益，其内容在此通过引用整体并入本文以用于所有目的。
技术领域
各实施方式涉及可释放地耦合至电气资产的装置和用于获得至少一个电气资产的标识及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法。
背景技术
局部放电(PD)是在高压下运行的电气资产内电气绝缘体的局部介电击穿，它揭示了绝缘体内隐藏的与介电相关的缺陷。如果未检测到PD，电气资产就会劣化并随后导致意外击穿。因此，PD检测对于防止关键电气资产发生预期故障至关重要。
PD可以通过各种传感器来检测，诸如脉冲电流传感器、声学传感器、光学传感器和射频(RF)传感器。例如，脉冲电流传感器在PD事件期间检测电流的高频频谱内容，但如果存在强烈的高频非PD相关背景噪声，则脉冲电流传感器的检测能力可能会受到影响。声学传感器检测与PD相关的声波，但波传播可能受到电气资产结构的影响，并且在具有高背景噪声的城市环境中声学传感器检测的检测可能具有挑战性。光学传感器灵敏度高、尺寸紧凑，但光学传感器的实现具有侵入性。RF发射传感器通过捕获和分析与PD相关的电磁(EM)波来检测PD。射频发射传感器因其实施相对容易且非侵入性性质而受到欢迎。如果选择RF接收天线作为与PD相关的EM波传感器，则将RF接收天线设置在距离电气资产几米远的位置，该位置位于EM波的远场区域内。如果选择RF感测线圈作为用于EM波的传感器，则将RF感测线圈安装在电气资产上，即位于EM波的近场区域。对于远场区域的PD检测，需要设置在不同位置的多个接收天线，以便可以根据EM波在天线处的不同到达时间来估计PD源的定位。据报道，基于总共4根天线，对约10m(长，L)×4m(宽，W)×4m(高，H)的空体积进行模拟，理论PD源检测准确度为39.3mm，但这未经实验验证。实际上，基于到达时间分析的PD源定位准确度取决于由于电气资产内部和外部的反射而可能产生的EM波传播路径的数量。此外，天线处检测到的PD信号在μV范围内，如果环境中存在强EM背景噪声，则可能不易区分。
在使用不止一个电气资产的情况下，可能是极具挑战性的，有时甚至无法正确地识别出PD信号所来自的电气资产。
RFID是无需人工干预而通过RF信号自动识别目标物体并获得相关数据的非接触式ID技术。然而，与条形码相比，较高的制造成本限制了基于芯片的RFID标签的广泛使用。RFID技术的最新进展之一是无芯片RFID，它是指不包含硅芯片的RFID标签。它降低了制造成本，并已与压力、湿度、温度、气体和应变传感器集成用于实际应用。由于没有硅芯片，无芯片RFID标签具有承受恶劣工作环境的固有能力。
已经报道了基于频域(FD)的无芯片RFID方法。它通过宽带天线检测电磁波，并使用两步阻抗谐振器(SIR)调制频率签名。尽管基于FD的无芯片RFID方法已证明其能够同时促进可识别检测，但它需要较宽的带宽并导致读取器的设计成本较高。
因此，需要提供一种装置和/或设备以及一种用以获得电气资产的标识和电气资产所经历的局部放电的信息的方法，以至少解决上述问题。
发明内容
根据实施方式，提供了一种可释放地耦合至电气资产的装置。该装置可以包括传感器以及电耦合至传感器的基于时域的RFID标签，传感器被配置成检测电气资产的局部放电并生成表示所检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号，基于时域的RFID标签被配置成当耦合至电气资产时提供唯一地表示装置的位置的ID码。该装置可以被配置成在外部问询器问询时生成包括ID码和脉冲信号的反向散射信号，并且所生成的反向散射信号可以由外部读取器读取。
根据实施方式，提供了一种设备。该设备可以包括至少一个根据各个实施方式所述的装置，每个装置可释放地耦合至每个对应的电气资产；外部问询器，其被配置成问询至少一个装置以生成反向散射信号；以及外部读取器，其被配置成读取反向散射信号以获得对应电气资产的标识以及关于对应电气资产所经历的局部放电的信息。
根据实施方式，提供了一种用于获得至少一个电气资产的标识以及关于该至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法。该方法可以包括通过外部问询器向至少一个装置发送问询信号，每个装置可释放地耦合到每个对应的电气资产；通过每个装置检测对应电气资产的局部放电；通过每个装置生成反向散射信号，该反向散射信号包括唯一地表示耦合至对应电气资产的装置的位置的ID码以及包括表示所检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号；以及通过外部读取器读取反向散射信号，以获得对应电气资产的标识以及关于对应电气资产所经历的局部放电的信息。
附图说明
在附图中，相同的附图标记在不同的视图中通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下面的描述中，参考以下附图描述本发明的各个实施方式，其中：
图1A示出了根据各个实施方式的可释放地耦合到电气资产的装置的示意图。
图1B示出了根据各个实施方式的包括图1A的至少一个装置的设备的示意图。
图1C示出了根据各个实施方式的用于获得至少一个电气资产的标识以及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法的流程图。
图2示出了根据各个实施方式的基于无芯片或有芯片RFID的远程状况监测的示例性系统架构的示意图。
图3示出了图示根据一种实施方式的状态改变部件的电流-电压(IV)曲线的图。
图4示出了根据各个实施方式的带有用于PD检测和源识别的感测线圈的基于TD的无芯片RFID标签的示例性系统概述。
图5A示出了图示根据一种实施方式的所提出的带有PD传感器的基于时域反射计(TDR)操作原理的无芯片RFID标签的原型的示意图。
图5B示出了图示根据一种实施方式的基于级联结构的时域(TD)无芯片RFID标签的架构的示意图。
图5C示出了图示根据一种实施方式的基于功率分配器的TD无芯片RFID标签的架构的示意图。
图6A示出了根据一种实施方式的零阶谐振器(ZOR)天线的最终结构尺寸的示意性透视投影。
图6B示出了根据各个实施方式的复合式右/左手传输线(CRLH TL)的等效电路。
图7A示出了根据一种实施方式的无通孔CRLH延迟线的单位单元的等效电路。
图7B示出了根据一种实施方式的CRLH延迟线的单位单元的示意性透视图。
图8示出了图示图7B的CRLH延迟线的群延迟和频率之间的关系的曲线图。
图9A示出了根据一种实施方式的方形裂环谐振器(SRR)的结构的示意性透视投影。
图9B示出了根据各个实施方式的SSR的等效电路。
图10A示出了根据一种实施方式的加载有电容性短截线(CSRR1)的互补分裂环谐振器的结构的示意性透视投影。
图10B示出了根据一种实施方式的加载有感应微带线(CSRR2)的互补分裂环谐振器的结构的示意性透视投影。
图10C示出了图10A或图10B的互补分裂环谐振器的等效电路。
图11示出了图示根据各个实施方式的针对与延迟线一起的4个调制部段的模拟相移与时间的关系的曲线图。
图12A示出了根据一种实施方式的采用可重配置短截线和移相器且具有两个表观延迟部段的设计的示意图。
图12B和图12C分别示出了图12A的一个延迟部段的放大俯视图和对应的仰视图。
图12D、图12E和图12F分别示出了图12B的具有未调整的可重配置短截线的功率分配器的透视剖切投影、剖切俯视图和对应的仰视图。
图13示出了根据一种实施方式的具有被焊接以提供相位的可重配置短截线的功率分配器的剖视俯视图，其中移相器被停用。
图14示出了根据一种实施方式的具有被焊接以提供相位的可重配置短截线的功率分配器的剖视俯视图，其中通过焊接附加导体来启用移相器。
图15示出了根据一种实施方式的具有16PSK调制的TD无芯片RFID标签的时域信号，其中插图是极坐标图。
图16A示出了描绘根据一种实施方式的没有移相器的反射器的相移的极坐标图。
图16B示出了描绘根据一种实施方式的具有移相器的反射器的相移的极坐标图。
图17示出了根据一种实施方式的初始设计的线圈原型的照片。
图18示出了根据一种实施方式的多频带线圈原型的照片。
图19示出了描绘由图17和图18的两种不同感测线圈设计捕获的PD信号的功率谱的比较曲线图。
图20示出了描绘由图17和图18的两种不同感测线圈设计捕获的时域PD信号的比较曲线图。
图21示出了根据一种实施方式的被设置用于实验验证的所制造的带有二极管加载式感测线圈的无芯片RFID标签的照片。
图22A示出了根据一种实施方式的具有套管的变压器模型的透视示意图，该套管具有带金属外表面和绝缘内表面的壳体、穿过壳体一个表面上的开口布置的金属轴、以及围绕轴的环形陶瓷构件。
图22B示出了在没有感测线圈的情况下利用图22A的模型模拟的电场分布。
图22C示出了在具有感测线圈的情况下利用图22A的模型模拟的电场分布。
图23示出了根据一种实施方式的二极管加载感测线圈的等效电路。
图24A示出了根据一种实施方式的PD检测系统的测量设置的框图。
图24B示出了根据一种实施方式的PD检测系统的测量实际设置的照片。
图25示出了(a)图示基于图24A和图24B的测量设置的测量数据的信号处理的流程图，(b)图示线圈电压与时间关系的曲线图，(c)图示电压比与时间关系的曲线图，以及(d)图示相位差与时间关系的曲线图。
图26示出了图示根据各个实施方式的在带有PD传感器的四个无芯片RFID标签的轮询周期中由读取器接收的信号的相位变化的曲线图。
具体实施方式
以下详细描述参考了以图示的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施方式的附图。这些实施方式被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构、逻辑和电气改变。各个实施方式不一定是相互排斥的，因为一些实施方式可以与一个或更多个其他实施方式组合以形成新的实施方式。
在方法或装置之一的上下文中描述的实施方式对于其他方法或装置类似地有效。类似地，在方法的上下文中描述的实施方式对于装置同样有效，反之亦然。
在实施方式的上下文中描述的特征可以相应地适用于其他实施方式中的相同或相似的特征。在实施方式的上下文中描述的特征可以相应地适用于其他实施方式，即使没有在这些其他实施方式中明确地描述。此外，针对实施方式的上下文中的特征所描述的添加和/或组合和/或替代可以相应地适用于其他实施方式中的相同或相似的特征。
在各个实施方式的上下文中，关于特征或元件使用的冠词“一”、“一个”和“该”包括对一个或更多个特征或元件的引用。
在各个实施方式的上下文中，用语“至少基本上”可以包括“精确地”和合理的变化。
在各个实施方式的上下文中，应用于数值的术语“约”或“大约”涵盖精确值和合理的方差。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任何和所有组合。
如本文所使用的，“A或B中的至少一者”形式的用语可以包括A或B或者A和B两者。相应地，“A或B或C中的至少一者”形式或者包括进一步列出的项目的用语可以包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。
如本文所使用的，表述“被配置成”可以意指“被构造成”或“被布置成”。
各个实施方式提供用于局部放电(PD)检测和识别的基于RFID的感测系统。例如，该系统可以是基于无芯片RFID的感测系统。各个实施方式还可以提供基于无通孔无源超材料(MTM)的正交相移键控(QPSK)调制的无芯片射频识别(RFID)标签，其与PD传感器集成，以实现PD检测和识别的目的。各标签可以与传感器一起安装在要监测的特定电气资产上。当外部读取器以2.4GHz问询时，标签以包含ID信息和PD传感器状态的信号进行响应。检测到的任何PD事件都可以在时域(TD)分析后追溯到产生PD排放的相应电气资产，这允许在资产进一步劣化和过早失效之前迅速采取纠正措施。
图1A示出了根据各个实施方式的可释放地耦合到电气资产的装置100的示意图。装置100可以包括传感器102，传感器102被配置成检测来自电气资产(图1A中未示出)的局部放电并生成表示检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号；以及电耦合到(如线106所示)传感器102的基于时域的RFID标签104，基于时域的RFID标签104被配置成当耦合到电气资产时提供唯一地表示装置100的位置的ID码。装置100可以被配置成在被外部问询器(图1A中未示出)问询时生成包括ID码和脉冲信号的反向散射信号，并且所生成的反向散射信号将由外部读取器(图1A中未示出)读取。
在各个实施方式的上下文中，用语“表示......”可以互换地指代代表、与......相关或指示。
用语“电耦合”可以指直接或间接连接或提供为电连接。
用语“ID码”是指身份码或标识码。
换言之，这里重点关注的是近场区域的PD检测。传感器102的优选形式可以是安装在电气资产的外部架子上的RF感测线圈。与功率变压器内产生的PD相关的EM波可以通过安装在其外部金属表面上的线圈来检测。线圈的设置通常由事先了解最可能的PD源位置的资产所有者建议。此外，可以基于可用区域的大小和必要的检测灵敏度来设计感测线圈。例如，可以将55cm×80cm的线圈安装在变压器表面上，该变压器表面距变压器绕组约15cm，以检测由于绕组绝缘劣化而引起的PD，并且可以设置50匝32cm的窄线圈在电机的钢框架表面的间隙中，以检测由于定子绕组绝缘劣化而导致的PD。由于EM波处于近场区域，线圈检测到的信号在数百mV范围内，这提高了PD检测的信噪比。此外，标签可以与感测线圈集成，使得每个电气资产都具有唯一的身份(ID)，以便在发生PD事件时追踪故障资产。通过将每个RFID标签的开放式微带线输出连接到感测线圈并将其直接安装在电气资产的合适位置，有助于以高置信度识别故障资产。
为了解决基于频域(FD)的无芯片RFID方法所提出的问题，提出了带有感测线圈的基于时域(TD)的RFID标签(例如图1A的104)。基于TD的RFID标签可以是有芯片的(即基于芯片的)或无芯片的。在带有感测线圈的基于TD的无芯片RFID标签的具体使用的示例中，可以提供以下附加优点：由于装置通过问询器信号无线地接收其功率，因此无需电池；由于近场感测，PD检测可靠性良好，并且能够区分不同资产的PD，以识别故障资产。
与诸如压力、湿度、温度、气体或应变等物理参数不同，PD是瞬态事件。每个PD事件通常只持续数百纳秒，信号水平较小，并且随着时间的推移衰减趋势较大，这与在如此短的时间段内不会显着变化的压力、湿度、温度、气体或应变的物理参数不同。因此，PD事件的捕获要求传感器具有高灵敏度、快速响应以及足够大的保持时间，以便RFID标签将信息传输到读取器。同时，要求RFID读取周期足够短，以确保信号可以被捕获。在实现装置100时需要在传感器(例如102)和标签(例如104)两者设计的技术和协作方面有所考虑。换句话说，传感器(例如102)和标签(例如104)的设计考虑不能独立地作为两个单独的单元形成，然后简单地将它们集成在一起。因此，装置100不能被认为是源自具有RFID标签的现有参数传感器的简单即插即用替换。虽然目前市场上可能存在现有的专用PD传感器来测量PD波形，但此类现有传感器相对昂贵，并且主要用于变电站的定期维护检查，而不是大规模部署进行连续PD监测。所提出的装置100被设计为在不捕获详细波形的情况下检测PD事件的存在，这消除了复杂的PD波形接收电路，并且可以以相对较低的成本生产，从而使其成为大规模PD监测的理想选择。
在一种实施方式中，所生成的包括相位变化的脉冲信号可以表示存在从电气资产检测到的局部放电，并且所生成的不包括相位变化的脉冲信号可以表示不存在从电气资产检测到的局部放电。反之亦然，在另一实施方式中，所生成的包括相位变化的脉冲信号可以表示不存在从电气资产检测到的局部放电，并且所生成的不包括相位变化的脉冲信号可以表示存在从电气资产检测到的局部放电。
在各个实施方式中，传感器102可以包括用于检测局部放电的至少一个感测线圈；以及并联连接到至少一个感测线圈并可工作以生成脉冲信号的至少一个状态改变部件。至少一个状态改变部件可以包括非线性部件，例如但不限于快速响应二极管、检测器二极管、PN结二极管、肖特基势垒二极管、变容/可变电容二极管、双极结型晶体管、场效应晶体管或忆阻器。
传感器102可以包括与至少一个感测线圈串联电耦合的另外的感测线圈。至少一个感测线圈可以被配置成在第一谐振频率下工作，并且另外的感测线圈被配置成在第二谐振频率下工作，第一谐振频率不同于第二谐振频率。换句话说，另外的感测线圈和至少一个感测线圈可以在不同的谐振频率下工作。
至少一个感测线圈可以包括多个感测线圈，多个感测线圈被配置成在不同的谐振频率下工作，每个谐振频率彼此分隔开，并且为传感器102提供扩展的带宽，该扩展的带宽取决于不同的谐振频率的展延。
在各个实施方式中，基于时域的RFID标签104可以包括延迟线，该延迟线包括一个或更多个间断件，每个间断件被配置成提供一个或更多个唯一码，其中来自一个或更多个间断件的唯一码被用作ID码。在一些示例中，每个间断件可以包括以下之一：分裂环谐振器，或互补分裂环谐振器，或分裂环谐振器和互补分裂环谐振器的组合。在其他示例中，间断件可以包括以下之一：可重配置短截线；或可重配置短截线和移相器。在不止一个间断件的情况下，每个间断件可以布置成彼此间隔开。
延迟线可以是复合式右手/左手传输线。
基于时域的RFID标签104还可以包括功率分配器，该功率分配器耦合到间断件并且以使得间断件可以通过功率分配器间接耦合到延迟线的方式沿延迟线布置。功率分配器可以被配置成至少减少来自间断件的过量信号反射，从而确保间断件可以仅执行一次信号反射。
延迟线的远端可以耦合到传感器102，从而使得能够在ID码和脉冲信号之间提供时间间隔。
基于时域的RFID标签104还可以包括耦合到延迟线的近端的天线，该近端与远端相对。天线可以被配置成从外部问询器接收问询信号。在该示例中，天线可以集成在基于时域的RFID标签104内。
在另一示例中，装置100可以包括与基于时域的RFID标签104串联耦合的天线，该天线被配置成从外部问询器接收问询信号。在该另一示例中，天线可以位于基于时域的RFID标签104的外部。
在各个实施方式中，装置100还可以包括至少一个参数传感器，每个参数传感器电耦合到可以类似于基于时域的RFID标签104来描述的基于时域的RFID标签。至少一个参数传感器可以被配置成检测电气资产所经历的至少一个参数，以确定该至少一个参数的异常变化。
基于时域的RFID标签104可以是基于时域的有芯片RFID标签，或者是基于时域的无芯片RFID标签。电耦合到至少一个参数传感器的每个基于时域的RFID标签可以是基于时域的有芯片RFID标签，或者是基于时域的无芯片RFID标签。
在一种实施方式中，其中基于时域的RFID标签104是基于时域的有芯片RFID标签，并且装置100还可以包括电耦合到基于时域的有芯片RFID标签104的至少一个参数传感器。至少一个参数传感器可以被配置成检测电气资产所经历的至少一个参数，以确定该至少一个参数的异常变化。换句话说，包括传感器102的多个传感器可以电耦合到单个基于时域的有芯片RFID标签。
在各个实施方式中，至少一个参数传感器可以包括以下至少之一：温度传感器、湿度传感器、振动传感器或应变传感器。
图1B示出了根据各个实施方式的设备120的示意图。设备120可以包括至少一个根据各个实施方式的装置100，每个装置100可释放地耦合到每个对应的电气资产(图1B中未示出)；外部问询器122，其被配置成问询至少一个装置100以生成反向散射信号；以及外部读取器124，其被配置成读取反向散射信号以获得对应电气资产的标识以及关于对应电气资产所经历的局部放电的信息。至少一个装置100可以与外部问询器122和外部读取器124通信，如相应的线126、128所示。
设备120可以包括与图1A的装置100的元件或部件相同或相似的元件或部件，并且因此，相似的元件可以如在图1A的装置100的上下文中所描述的那样，并且因此相应的描述可以此处省略。
在各个实施方式中，外部问询器122和外部读取器124可以集成在单个外部问询器兼读取器内。
如图2的示意图201所示，基于无芯片或有芯片RFID的远程状况监测的示例性系统架构可以包括根据各个实施方式的设备120。在图2中，有m个远程站点，表示为远程站点#1、远程站点#2......远程站点#m，并且在每个远程站点处，可以有n个被测装置DUT 211a、211b、211m(例如在远程站点#1处，表示为DUT11、DUT12......DUT1n；在远程站点#2处，表示为DUT21、DUT22......DUT2n；在远程站点#m处，表示为DUTm1、DUTm2......DUTmn)。每个DUT211a、211b、211m可以是安装有装置(例如100)的电气资产。每个装置包括RFID感测标签104a、104b......104m(以类似于图1A中的基于时域的RFID标签104的上下文进行描述)。RFID感测标签104a、104b......104m可以由位于每个远程站点处或附近的相应RFID问询器122a、122b......122m(以类似于图1B的外部问询器122的上下文进行描述)问询。还可以与读取器(以类似于图1B的外部读取器124的上下文进行描述)集成的每个RFID问询器122a、122b......122m与耦合到天线209a、209b......209m的TV空白发射器-接收器(TVWS Tx/Rx)207a、207b......207m通信。每个远程站点可以位于距具有向远程站点发送信号/从远程站点接收信号的天线209c的远程TVWS Tx/Rx 207c约5km的半径处。远程TVWS Tx/Rx207c可以经由任何最近可用的互联网接入205与远程监测中心203通信。利用这样的系统架构，远程监测中心203可以被提供作为集中单元来监测任何DUT 211a、211b、211m是否正在经历局部放电，如果是，则监测局部放电来自DUT 211a、211b、211m中的哪一个。
图1C示出了根据各个实施方式的用于获得至少一个电气资产的标识以及关于至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法140的流程图。在图1C中，在步骤142，问询信号可以由外部问询器(例如图1B的122)发送到至少一个装置(例如100)，每个装置100可释放地耦合到每个对应的电气资产。在步骤144，可以通过每个装置100检测对应电气资产的局部放电。在步骤146，每个装置100可以生成反向散射信号。反向散射信号可以包括：对耦合到对应电气资产的装置100的位置进行唯一地表示的ID码；以及表示检测到的局部放电存在或不存在的脉冲信号。在步骤148，反向散射信号可以由外部读取器(例如图1B的124)读取以获得对应电气资产的标识以及关于对应电气资产所经历的局部放电的信息。
方法120可以包括与图1A的装置100或图1B的设备120的元件或部件相同或相似的元件或部件，并且因此，分配相同的标号并且相似的元件可以如在图1A的装置100或图1B的设备120的上下文中所描述的那样，因此在此省略对应的描述。
在生成反向散射信号的步骤146中，当基本上没有检测到局部放电时，装置100的状态改变部件可以保持在第一状态，使得脉冲信号的相位保持不变，并且状态改变部件可以通过检测到的局部放电的感应脉冲电压而转变为第二状态以提供脉冲信号的相位变化。
检测感应脉冲电压的方式可以是通过检测状态改变部件的电阻R的变化。
状态改变部件(例如二极管)可以具有如图3所示的电流-电压(IV)曲线301。通常，导通二极管所需的电压称为正向电压，其可以可互换地称为切入电压或导通电压。当二极管两端的正电压大于或等于正向阈值电压时，二极管开始明显地表现出非线性特性，并且有可能提供阻抗变化。在相反方向，类似地存在反向阈值电压。当二极管两端的负电压大于或等于反向阈值电压时，二极管也开始明显地表现出非线性特性，并且有可能提供阻抗变化。这样，IV曲线301可以基于正向阈值电压和反向阈值电压分成三个部分，得到如图3所示的三个状态(状态1、状态2和状态3)。状态1可以被认为是没有阻抗变化，因为I-V关系近似线性并且阻抗变化可以忽略不计。状态改变部件的第一状态可以指在状态1情况下的操作。在状态2和状态3下，可以认为阻抗随着二极管的变化而表现出明显的非线性特性。状态改变部件的第二状态可以指状态2情况或状态3情况下的操作。在替代方案中，如果例如两个二极管并联连接，则状态2和状态3可以共同被视为阻抗变化状态。状态改变部件的第二状态然后可以指在该阻抗变化状态情况下的操作。尽管在图3中由303、305表示的区域处I-V关系再次近似线性，但是在这些电压下的操作仍然可以被称为第二状态，因为阻抗已经从状态1改变，并且仍然可以检测到与状态1相比的相移。
反之亦然，在替代实施方式中，状态改变部件可以布置或配置成使得当存在检测到的局部放电的感应脉冲电压(存在PD事件)时，脉冲信号的相位可以保持不变；并且当基本上不存在局部放电(不存在PD事件)时，可以提供脉冲信号的相位变化。
在各个实施方式中，检测局部放电的步骤144可以包括在装置100的传感器(例如102)的扩展带宽上捕获局部放电的能量。传感器102可以包括在不同谐振频率下工作的多个感测线圈，扩展的带宽取决于不同的谐振频率的展延。
装置100可以包括基于时域的RFID标签(例如104)，其包括延迟线，并且生成反向散射信号的步骤146可以包括通过延迟线的一个或更多个间断件提供一个或更多个唯一码；以及使用唯一码作为ID码。提供一个或更多个唯一码的步骤可以包括基于相移键控调制来生成一个或更多个唯一码。相移键控调制可以是以下之一：正交相移键控调制，或16相移键控调制。
在各个实施方式中，方法140还可以包括至少通过功率分配器减少来自间断件的过量信号反射。功率分配器可以电耦合到间断件并且以使得间断件通过功率分配器间接耦合到延迟线的方式沿着延迟线布置。
方法140还可以包括通过至少一个装置100的天线接收问询信号。
在各个实施方式中，外部问询器122和外部读取器124可以集成在单个外部问询器兼读取器内。
方法140还可以包括通过每个装置100的至少一个参数传感器检测对应电气资产所经历的至少一个参数，以确定该至少一个参数的异常变化。至少一个参数传感器中的每一个可以电耦合到基于时域的RFID标签(以类似于图1A中的基于时域的RFID标签104的上下文进行描述)。在一种示例中，基于时域的RFID标签可以是基于时域的无芯片RFID标签。
在另一示例中，基于时域的RFID标签可以是基于时域的有芯片RFID标签，并且方法140还可以包括通过每个装置100的至少一个参数传感器检测对应电气资产所经历的至少一个参数，以确定该至少一个参数的异常变化。至少一个参数传感器可以电耦合到基于时域的有芯片RFID标签。
虽然上述方法被图示和描述为一系列步骤或事件，但是应当理解，此类步骤或事件的任何顺序不应被解释为限制性的。例如，一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与除本文所示和/或描述的那些之外的其他步骤或事件同时发生。另外，并非所有示出的步骤都是实现本文描述的一个或更多个方面或实施方式所必需的。此外，本文所描述的一个或更多个步骤可以在一个或更多个单独的动作和/或阶段中执行。
下面将更详细地描述装置100和方法140的示例，更具体地在具有用于PD检测和识别的感测线圈的无芯片RFID标签的设计情境中对其进行描述，以及更详细地描述了所制造的具有传感器的标签的性能。
设计
A.系统概述
图4示出了具有用于PD检测和源识别的感测线圈的基于TD的无芯片RFID标签的示例性系统概览401。在图4中，提供了问询器兼读取器424和几个具有传感器的无芯片RFID标签400。每个具有传感器的标签安装在电气资产411a、411b、411c上。问询器424周期性地向所有标签发送脉冲信号413，并且它们的响应由读取器424接收。与资产411a、411b、411c相关联的不同ID码415a、415b、415c和感测到的PD数据417a、417b、417c包含在由读取器424接收并通过主计算机处理的信号中，该主计算机可以经由用于远程接入的互联网(图4中未示出)连接。当特定资产411c中发生PD事件419时，读取器424检测到所感测的PD信号417c及其对应的ID码415c。
系统概述401可以包括与图1A的装置100和图1B的设备120的元件或部件相同或相似的元件或部件，并且因此，分配相同的结尾数字并且相似的元件可以如在图1A的装置100和图1B的设备120的上下文所描述的那样。
B.无芯片RFID标签架构
图5A示出了一种示意图，其图示了所提出的具有PD传感器502的基于时域反射计(TDR)工作原理的无芯片RFID标签504的原型500。原型500可以包括与图1A的装置100的元件或部件相同或相似的元件或部件，并且因此，分配相同的结尾数字并且相似的元件可以如在图1A的装置100的上下文所描述的那样。无芯片RFID标签504存在三个关键部件。第一个部件是用于与问询器(例如图1B的122)和读取器(例如图1B的124)通信的天线518，问询器和读取器在图5中未示出。第二个部件是延迟线ρ，用以确保来自问询器的传输信号513与读取器接收到的反向散射信号516之间有足够的时间间隔，这可以通过复合式右/左手(CRLH)传输线(TL)来实现。第三个部件是间断件514，其提供要用作唯一ID信息的突然相位变化，这可以使用分裂环谐振器(SRR)或互补分裂环谐振器(CSRR)来实现。根据所需的唯一ID的数量，可以设计不同的间断件来提供不同的相位变化。标签504连接到PD传感器502，PD传感器502包括与二极管525并联的RF线圈523，用于检测PD事件519。作为图示，这里呈现的原型501具有四个不同的间断件，以便以正交相移键控(QPSK)调制的形式提供四个唯一ID。
在另一示例中，无芯片RFID标签504可以以基于级联结构的TD无芯片RFID标签504a的形式提供，其架构500a在图5B中图示。该设计基于级联间断件514a、514b......514N(即，串联布置的反射器，每个反射器与相邻反射器间隔开θ)和延迟线或延迟部段ρ1、ρ2......ρN，延迟线或延迟部段将一系列反射信号527作为一个问询513的时域(TD)响应(例如反向散射信号516)进行传递。然而，每个反射器514a、514b......514N往往会反射任何信号，包括由后台反射器反射的信号，并导致过多的反射波529，如图5B所示。由于较高的功耗和波形重叠，这削弱了响应信号(例如，反向散射信号516)。
为了解决这个限制，可以引入功率分配器531a、531b......531N，功率分配器可以将传输线中的限定量的信号功率耦合到使得信号能够在另一电路中使用的端口，如图5C所示，图5C图示了基于功率分配器的TD无芯片RFID标签504b的架构500b的示意图。通过这样做，可以通过破坏反射器514a、514b......514N和延迟线或延迟部段ρ1、ρ2......ρN的直接级联来消除或至少显着减少过度反射(例如，如图5B中所见的529)并确保每个反射器514a、514b......514N仅执行一次反射527。
C.天线
天线是基于在2.4GHz处工作的无通孔CRLH零阶谐振器(ZOR)设计的。基本原理是短接CRLH传输线(TL)的一端，以实现以侧射图案辐射的ZOR谐振器。给定工作频率，估计等效电路和初始结构大小，并使用EM求解器(CST EM studio)进行进一步微调，以获得最终结构大小。图6A示出了ZOR天线的最终结构尺寸的示意性透视投影601a，其总体大小为35.75mm(Wsub)×21.00mm(Lsub)，基板厚度d＝0.8128mm。沿着蜿蜒路径的圆形段和交错的梳状结构位于(PCB的)基板的顶层/表面上，而图6A中的暗区位于被投影、在顶部可见的底(或下)层/表面上。基板材料为Rogers RO4003(相对介电常数，)。天线的部分的各尺寸如表1所示。
表1
图6B示出了CRLH TL的等效电路601b。左手电容CL和电感LL分别由叉指结构和蜿蜒结构实现。微带结构自然地提供右手电容CR和电感LR。传统的过孔接地现在被电容CG取代，这是通过大面积扇式贴片实现的。在天线接地平面中添加槽以实现全向辐射图案。通过全波模拟获得工作频率下结构的二端口阻抗和电导参数Zij和Yij(i,j＝1,2)，然后使用等式(1)-(5)计算等效电容和等效电感，其中A是接地电容贴片的面积，d是基板厚度。
CR＝Cr+2Cp -等式(3)
LR＝Lr+2Ls -等式(4)
CG＝εrε0A/d -等式(5)
其中
Cp＝(Y11+Y21)/(jω) -等式(6)
Ls＝(Z11-Z21)/(jω) -等式(7)
通过等式(1)-(5)，LR＝5.305nH，CR＝2.122pF，LL＝1.1937nH，CL＝0.8292pF，并且CG＝3.7pF。天线在2.4GHz处的效率为-0.287dB，增益为2dBi。与传统设计相比，所提出的设计大小减小了25.6％。
D.延迟线
由在左手(LH)区域中工作的CRLH TL提供的时间延迟比由传统的右手(RH)区域TL提供的延迟长。为了区分ID码和PD传感器状态，两者之间需要至少3ns的时间间隔。因此，在2.4GHz处在LH区域中工作的CRLH TL设计为具有三个无通孔CRLH单元，以便以最小的大小实现所需的时间延迟。图7A示出了无通孔CRLH延迟线的单位单元的等效电路701a。类似地，可以基于下表2中给出的单位单元结构尺寸使用等式(1)-(4)来计算电感和电容的相应最终值。
表2
图7B示出了根据一种实施方式的CRLH延迟线的单位单元的示意性透视图701b。最终延迟线可以用3个单位单元来实现，每个单位单元在2.4GHz处提供1.2ns的时间延迟。与传统的TL设计相比，所提出的设计将最终延迟线的大小减小了33.3％。模拟的时间延迟803和测量的时间延迟805与频率在图示了图7B的CRLH延迟线的群延迟和频率之间的关系的图8的曲线图801中示出。与模拟结果相比，测量结果向上偏移了0.15GHz，误差约为6.25％，误差可能是由制造公差造成的。测量的谐振频率为2.55GHz，实现了3.67ns的时间延迟。
E.用于相位变化的间断件
具有唯一反射系数的四相位调制部段设计有分裂环谐振器(SRR)和互补分裂环谐振器(CSRR)，以提供四个标签的四个ID码。SRR是主要由蚀刻在介电基板上的一对同心环形导体组成并在相对侧蚀刻有槽的结构。CSRR是SRR的双结构，其一对同心分裂环槽蚀刻在接地层上。CSRR的等效电路几乎相当于将双SRR等效电路中的部件从串联改为并联，并保持数值不变。SRR和CSRR结构能够提供明显和突然的相位变化所必需的有效的LH区域。对于给定的结构大小，SRR和CSRR的谐振电路的谐振频率和阻抗的范围是相当有限的。如果所有四个间断件仅通过SRR或CSRR实现，则四个部段之间的大小差异可能难以实现紧凑性。
为了在大小紧凑的情况下提供4个不同相位，使用了SRR结构和CSRR结构两者，并使用EM求解器来估计和微调环的初始尺寸。SRR结构901a及其等效电路901b分别如图9A和图9B所示。如图9A所示，SSR 901a设置在Lground约为20.40mm且Wground约为4.08mm的接地平面(暗矩形区域)上。虽然SRR结构901a被示出为具有方形形状，但是该结构也可以采用其他形状。
CSRR是SRR的双结构，其本质上由蚀刻在接地平面上的一对同心环形间隙组成，不包括相对两侧的小段导体。为了提供-45°和45°相移，图10A和图10B中分别示出了加载有不同结构1001a、1001b的两个CSRR；图10C给出了它们的等效电路1001c。表3示出了载有电容性短截线(CSRR1)的CSRR的尺寸。CSRR设置在基板的顶表面上的接地平面上，而电容性短截线设置在基板的底表面上，并且如图10A所示投影到顶部。
表3
表4示出了载有感应微带线(CSRR2)的CSRR的尺寸。CSRR设置在基板的顶表面上的接地平面上，而感应微带线设置在基板的底表面上，并且如图10B所示投影到顶部。
表4
对于QPSK调制，使用两个SRR和两个CSRR设计4个相移，即135°、-135°、-45°和45°，其尺寸如表5所示。
表5
通过设计的SRR和CSRR，这四个标签可以提供具有四种不同相位变化的QPSK调制：135°、-135°、-45°和45°。两个SRR和两个CSRR的电路元件相应值被确定并列于表6中。
表6
结构 SRR1 SRR2 CSRR1 CSRR2
L(nH) 10 2.0837 2.1628 1.7143
C(pF) 0.901 0.9505 0.9132 0.5
Csub(pF) 0.614 2.178 3.0248 0.6339
串联电抗 不可用 不可用 3.0248pF 2.3123nH
与CRLH延迟线连接的四个相位调制部段的信号相位从0到10ns的模拟结果如图11的曲线图1101所示。SRR11107、SRR21105、CSRR11109和CSRR21103的模拟相位变化分别为136.26°、-123.5°、43.2°和-46.7°；这确实提供了四种不同的相位变化。
上述讨论集中于部署四个不同的开环谐振器来产生四个相移作为四个符号，以实现提供四个唯一ID的正交相移键控(QPSK)，这对于更大规模的实际应用可能相当有限。一旦标签被制造在印刷电路板(PCB)上，它也可能不容易修改。此外，谐振器的反射相位可能对大小是高度敏感的，这需要一些设计迭代来微调反射相位。
在替代方案中，可以考虑可重配置的无芯片RFID标签设计，以增加唯一ID的数量。更具体地，该设计采用可重配置短截线1203和移相器1205，如图12A的示意图1201所示。在图12A中，采用功率分配器1231。
图12B和图12C分别示出了图12A的区域1209的放大俯视图和对应的仰视图，其提供了具有在基板上制造的未调整的可重配置短截线反射器的基于功率分配器的无芯片RFID标签的结构。图12B中的“右上角”的指示标记了一角部，该角部也是当从图12C中的底部观察时所看到的角部。功率分配器1231、移相器1205和可重配置短截线1203设置在(PCB的)基板的顶表面上。移相器1205载有设置在基板的底表面上(或下方)的CSRR 1211。换句话说，CSRR 1211的位置被布置为与移相器1205的位置对齐(或重叠)。为了更清楚地可视化，图12D、图12E和图12F分别示出了图12B和图12C的区域1213的透视剖切投影、剖切俯视图和对应的仰视图。
图13示出了根据一种配置1213a的具有被焊接在1303处以提供相位的可重配置短截线的功率分配器的剖视俯视图(类似于图12E的1213)，其中由虚线方形物1301表示的移相器被停用。
图14示出了根据另一种配置1213b的具有被焊接在1303处以提供相位的可重配置短截线的功率分配器的剖视俯视图(类似于图12E的1213)，其中由虚线方形物1401表示的移相器是通过将具有虚线方形物1401的附加导体焊接在1303处来实现的。
利用这种可重配置的设计，可以利用十六个相移键控(16PSK)调制来实现十六个符号，如图15的表示1501中所示。图15示出了具有16PSK调制的TD无芯片RFID标签的时域信号，其插图1503是极坐标图。因此，唯一ID的数量已从四个(对于初始设计，例如在图9A、图10A和图10B中)增加到十六个(对于可重配置设计，例如在图12A中)。
可重配置短截线包括几个段。通过将不同的段连接在一起(例如通过焊接)，短截线可以在反射信号中具有不同的相移，如描绘不具有移相器的反射器的相移(1603、1605、1607、1609、1611、1613、1615)的图16A的极坐标图1601a所示。通过使用90度移相器，其提供附加的相位变化，如描绘具有移相器的反射器的相移(1621、1623、1625、1627、1629、1631、1633、1635、1637)的图16B的极坐标图1061b所示。因此，仅使用两个可重配置结构即可实现总共十六个相位的反射信号。同时，标记可以进行一定程度的修改。
在该节段E中描述的间断件可以包括与图1A的装置100的元件或部件相同或相似的元件或部件，并且因此，相似的元件可以如在图1A的装置100的上下文所描述的那样。
F.PD传感器
图17的照片1701中示出了初始设计的线圈，其中它仅包括具有一个谐振频率且因此带宽有限的单个线圈。由于与局部放电(PD)相关的电磁发射本质上是宽带，因此窄带宽仅捕获PD信号的部分能量。
为了通过增强的PD检测灵敏度来解决这个限制，如图18的照片1801所示的多频带线圈被设计来加宽感测线圈的带宽。它包括四个线圈，这些线圈以分开的不同的谐振频率工作。该设计扩展了整体PD感测的带宽，使捕获的PD信号能量变得更高，这转化为更好的检测灵敏度。线圈可以具有不同的形状和大小。
图19示出了描绘由两种不同的感测线圈设计捕获的PD信号的功率谱的比较曲线图1901，其中多频带感测线圈1903表现出6.5Mhz、10.8Mhz、14.9Mhz和21.3MHz的谐振频率。与初始设计的感测线圈1905相比，多频带感测线圈1903捕获的功率谱要高得多，这导致时域中的PD信号波形变为2.5倍，如描绘由两种不同的感测线圈设计1903、1905捕获的时域PD信号的图20的比较曲线图2001中观察到的那样。
两种不同的感测线圈设计1903、1905中的每一个可以以类似于图1A中的传感器102的上下文进行描述。
集成PD传感器的无芯片RFID标签
基于前面提到的ZOR天线的设计、上述节段C、节段D和节段E中的延迟线和间断件，最终的无芯片RFID标签的整体大小可以为69mm(L)×40mm(W)。最终的无芯片RFID标签可以以类似于图1A中的基于时域的RFID标签104的上下文进行描述。最后，PD传感器由RF感测线圈组成，并且检测器二极管连接到标签的端部以进行PD检测。PD传感器可以以类似于图1A中的传感器102的上下文进行描述。线圈可设计为最佳感应距离为10至20cm，其为10匝线圈，大小为35mm×35mm且厚度为0.52mm。具有520mV导通电压的肖特基二极管与线圈并联，以便在发生PD事件时提供阻抗变化。
图21示出了制造的带有二极管加载式感测线圈2105的无芯片RFID标签2104，当沿着尺子2103延展时，所测总长度为约15.5cm，用于实验验证。在与图5A的原型500类似的上下文中描述的该示例中，制造的无芯片RFID标签2104包括天线2118、布置在延迟部段2101a、2101b之间的间断件2114(例如，具有电容性短截线的CSRR)。加载有肖特基势垒二极管2125的感测线圈2105用作PD传感器2102，并且标签2104提供与资产相关的ID码。当线圈2105感测到PD事件时，线圈2105中的感应电压导通二极管2125并改变标签2104看到的阻抗。当标签2104被问询时，它以操作频率向读取器(图21中未示出)例如图1B中的外部读取器124发送信号。
为了了解安装感测线圈(例如2105)对受监测资产的绝缘元件可能产生的影响，使用CST EM studio对通电110kV高压变压器的套管进行建模，如图22A的透视示意图2201所示。绝缘介电常数，对10匝感测线圈2105进行建模并将其放置在距绝缘材料的顶表面15cm处。通过比较不存在和存在线圈2105的模拟结果，分别如图22B和图22C的模拟结果2203、2205所示；绝缘材料中的电场分布非常相同，其中线圈2105下方的绝缘体中的最大差异小于5％。
图23示出了具有二极管2125的感测线圈2105的等效电路2301，其中Zcoil是线圈2105的等效阻抗，Zdiode是二极管2125的等效阻抗，其由其结电阻Rj、结电容Cj和串联电阻Rs表示。PD传感器2102的阻抗由等式(10)-(12)给出。
Zsensor＝Zcoil//Zdiode -等式(10)
其中Zdiode＝Rs+Rj//(-j/ωCj) -等式(11)
Zcoil＝Rcoil+jωLcoil -等式(12)
通过测量，Lcoil＝16.70μH。根据肖特基二极管2125(MMSD 301T1G)的数据表，在520mV正向电压下，Cj＝0.9pF且Rj＝52Ω，并且在200mV正向电压下，Rj＝2kΩ。Rs和Rcoil通常很小并且可以被忽略。一旦二极管2125因PD事件而导通，Zsensor在2.55GHz的工作频率下就会出现较大的阻抗变化。PD检测和识别测量系统由示波器(Tektronix DPO7354)2401、RF信号发生器(Agilent 8648D)2407和双向耦合器(AR RF/Microwave InstrumentationDC7144A)2405组成，如原理框图以及图24A和图24B的照片分别所示。示波器2401的通道CH1和CH2分别测量问询信号和反射信号。通道CH3通过测量参考线圈2403来测量感测线圈2105中感应的信号电压。每个通道的采样率设置为10GS/s，带宽为3.5GHz。火花发生器2409设置在远离线圈10cm处以模仿PD事件。由于空气击穿发生在3000kV/m，因此火花发生器2409设计有1mm的火花间隙，并由3kV脉冲激励。在该设置中，由于不需要远程通信，因此无芯片RFID标签2404被制造为具有间断件和时间延迟线/部段，而不具有天线。
图25示出了(a)图示测量数据的信号处理的流程图，其中可以基于图25中给出的等式通过测量的注入信号Vinj和接收信号Vrec来计算Γinput，(b)图示线圈的图电压与时间关系的曲线图，(c)图示电压比与时间关系的曲线图，以及(d)图示相位差与时间关系的曲线图。
首先，使用窗口大小为3ns的加窗傅立叶变换(WFT)处理接收到的问询信号和反射信号，并在2.55GHz处提取它们相应的复数值。然后计算并存储不同时间间隔处的两个信号之间的相位差。表7列出了具有不同相位变化的四种制造标签的测量结果。
表7
标签 CSRR1 CSRR2 SRR2 SRR1
正常情况下的相位差 90° 118° 88° 157°
发生PD时的相位差 -156° -18.4° -154° -90°
值得注意的是，这里的相位差是指反射信号相对于问询信号的相位。
图26示出了图示从带有PD传感器的四个标签(以CSRR1、CSRR2、SRR2和SRR1的顺序)的读取器提取的数据的曲线图2601。来自每个标签的问询信号和反射信号之间的第一相位变化是ID码，第二相位变化指示是否检测到PD事件。由于每个标签都安装在电气资产上，因此任何PD事件的检测都可以通过唯一ID码追溯到特定资产。
如以上示例所述，带有用于PD检测和识别的PD传感器的TD无芯片RFID标签已被开发、制造并进行了实验验证。无芯片设计为诸如高压变压器和电机等关键电气资产的PD监测提供了无电池且低成本的解决方案。所提出的设计已显示出其检测PD事件并识别产生与PD相关的RF发射的故障资产的能力。其无线、无电池和紧凑的设计使得能够轻松安装，以用于多资产监测和故障资产识别目的。现有的二极管加载式感测线圈对于相对高强度的PD工作良好，但可能不够灵敏，无法在绝缘故障的早期阶段检测到微弱的PD，因为线圈中的感应电压可能不足以导通二极管。可以考虑改进设计，诸如增加线圈的匝数和选择具有较低导通电压的二极管。此外，还可以进行更全面、更深入的分析，以了解PD传感器安装对绝缘元件的影响，特别是当有源部分与接地参考之间的间距较小时。
虽然已经参考具体实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由附加权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求来指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

Claims (34)

1.一种能够以可释放的方式耦合至电气资产的装置，所述装置包括：
传感器，所述传感器被配置成对所述电气资产的局部放电进行检测并生成表示所检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号；以及
基于时域的RFID标签，所述基于时域的RFID标签电耦合至所述传感器，所述基于时域的RFID标签被配置成在所述基于时域的RFID标签被耦合至所述电气资产的情况下提供唯一地表示所述装置的位置的ID码，
其中，所述装置被配置成在外部问询器问询时生成包括所述ID码和所述脉冲信号的反向散射信号，并且所生成的反向散射信号将由外部读取器读取。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所生成的包括相位变化的脉冲信号表示所检测的所述电气资产的局部放电存在，以及所生成的不包括相位变化的脉冲信号表示所检测的所述电气资产的局部放电不存在。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述传感器包括：用于检测所述局部放电的至少一个感测线圈；以及至少一个状态改变部件，所述至少一个状态改变部件并联连接至所述至少一个感测线圈并且所述至少一个状态改变部件能够操作成生成所述脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述至少一个状态改变部件包括非线性部件。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述传感器包括与所述至少一个感测线圈串联地电耦合的另外的感测线圈。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个感测线圈被配置成在第一谐振频率处工作，并且所述另外的感测线圈被配置成在第二谐振频率处工作，所述第一谐振频率不同于所述第二谐振频率。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个感测线圈包括多个感测线圈，所述多个感测线圈被配置成在不同的谐振频率处工作，每个谐振频率彼此分隔开，并且所述多个感测线圈被配置成为所述传感器提供扩展带宽，所述扩展带宽取决于所述不同的谐振频率的展延。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置，其中，所述基于时域的RFID标签包括延迟线，所述延迟线包括一个或更多个间断件，每个间断件被配置成提供一个或更多个唯一码，其中，来自所述一个或更多个间断件的唯一码被用作所述ID码。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，每个间断件包含以下各者中之一：
分裂环谐振器，或
互补分裂环谐振器，或
分裂环谐振器和互补分裂环谐振器的组合。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述间断件包括以下各者中之一：
可重配置的短截线；或
移相器和可重配置的短截线。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的装置，其中，在不止一个间断件的情况下，每个间断件被布置成彼此间隔开。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的装置，其中，所述延迟线是复合式右/左手传输线。
13.根据权利要求8至12中的任一项所述的装置，其中，所述基于时域的RFID标签还包括功率分配器，所述功率分配器耦合至所述间断件，并且所述功率分配器以使得所述间断件通过所述功率分配器间接地耦合至所述延迟线的方式沿着所述延迟线布置，其中，所述功率分配器被配置成至少减少来自所述间断件的过多信号反射，从而确保所述间断件执行仅一次信号反射。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的装置，其中，所述延迟线的远端耦合至所述传感器，从而使得能够在所述ID码和所述脉冲信号之间提供时间间隔。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述基于时域的RFID标签还包括耦合至所述延迟线的近端的天线，所述近端与所述远端相对，所述天线被配置成从所述外部问询器接收问询信号。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的装置，所述装置还包括与基于时域的RFID标签串联地耦合的天线，所述天线被配置成从所述外部问询器接收问询信号。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的装置，所述装置还包括至少一个参数传感器，每个参数传感器电耦合至基于时域的RFID标签，其中，所述至少一个参数传感器被配置成对所述电气资产所经历的至少一个参数进行检测，以确定所述至少一个参数的异常变化。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的装置，其中，所述基于时域的RFID标签是基于时域的无芯片RFID标签。
19.根据权利要求1至16中的任一项所述的装置，其中，所述基于时域的RFID标签是基于时域的有芯片RFID标签，并且所述装置还包括至少一个参数传感器，所述至少一个参数传感器电耦合至所述基于时域的有芯片RFID标签，所述至少一个参数传感器被配置成对所述电气资产所经历的至少一个参数进行检测，以确定所述至少一个参数的异常变化。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个参数传感器包括以下各者中至少之一：温度传感器、湿度传感器、振动传感器或者应变传感器。
21.一种设备，所述设备包括：
至少一个根据权利要求1至20中的任一项所述的装置，每个装置能够以可释放的方式耦合至每个对应的电气资产；
外部问询器，所述外部问询器被配置成对所述至少一个装置进行问询以生成反向散射信号；以及
外部读取器，所述外部读取器被配置成对所述反向散射信号进行读取，以获得对应的所述电气资产的标识以及获得关于对应的所述电气资产所经历的局部放电的信息。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述外部问询器和所述外部读取器集成在单个外部问询器兼读取器内。
23.一种用于获得至少一个电气资产的标识以及关于所述至少一个电气资产所经历的局部放电的信息的方法，所述方法包括：
通过外部问询器向至少一个装置发送问询信号，每个装置以可释放的方式耦合至每个对应的电气资产；
通过每个装置对对应的所述电气资产的局部放电进行检测；
通过每个装置生成反向散射信号，所述反向散射信号包括：对耦合至对应的所述电气资产的装置的位置进行唯一地表示的ID码；以及表示所检测的局部放电存在或不存在的脉冲信号；以及
通过外部读取器对所述反向散射信号进行读取，以获得对应的所述电气资产的标识以及获得关于对应的所述电气资产所经历的局部放电的信息。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，在生成所述反向散射信号的步骤中，所述装置的状态改变部件在基本上没有局部放电被检测到的情况下保持在第一状态，从而使得所述脉冲信号的相位保持不变，并且，所述状态改变部件通过所检测到的局部放电的感应脉冲电压而转变为第二状态，以提供所述脉冲信号的相位变化。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，检测所述局部放电的步骤包括在所述装置的传感器的扩展带宽上捕获所述局部放电的能量，其中，所述传感器包括在不同的谐振频率处工作的多个感测线圈，所述扩展带宽取决于所述不同的谐振频率的展延。
26.根据权利要求23至25中的任一项所述的方法，其中，所述装置包括基于时域的RFID标签，所述基于时域的RFID标签包括延迟线，并且其中，生成所述反向散射信号的步骤包括：通过所述延迟线的一个或更多个间断件提供一个或更多个唯一码；以及使用唯一码作为所述ID码。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，提供所述一个或更多个唯一码的步骤包括基于相移键控调制来生成所述一个或更多个唯一码。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述相移键控调制是以下各者中之一：正交相移键控调制，或者16相移键控调制。
29.根据权利要求26至28中的任一项所述的方法，所述方法还包括通过功率分配器至少减少来自所述间断件的过量信号反射，其中，所述功率分配器电耦合至所述间断件，并且所述功率分配器以使得所述间断件通过所述功率分配器间接地耦合至所述延迟线的方式沿着所述延迟线布置。
30.根据权利要求26至29中的任一项所述的方法，所述方法还包括通过所述至少一个装置的天线接收所述问询信号。
31.根据权利要求23至30中的任一项所述的方法，其中，所述外部问询器和所述外部读取器集成在单个外部问询器兼读取器内。
32.根据权利要求23至31中的任一项所述的方法，所述方法还包括通过每个装置的至少一个参数传感器对对应的所述电气资产所经历的至少一个参数进行检测，以确定所述至少一个参数的异常变化，其中，所述至少一个参数传感器中的每一个参数传感器电耦合至基于时域的RFID标签。
33.根据权利要求26至32中的任一项所述的方法，其中，所述基于时域的RFID标签是基于时域的无芯片RFID标签。
34.根据权利要求26至31中的任一项所述的方法，其中，所述基于时域的RFID标签是基于时域的有芯片RFID标签，并且所述方法还包括：通过每个装置的至少一个参数传感器对对应的所述电气资产所经历的至少一个参数进行检测，以确定所述至少一个参数的异常变化，其中，所述至少一个参数传感器电耦合至所述基于时域的有芯片RFID标签。
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