專利名稱：一種基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，屬于高電壓試驗設備及測量技術領域。
背景技術：
在數kV以上高電位場合進行測量存在幾個突出的問題，首先是測量位置電位高， 設備的信號傳輸困難；其次，測量設備長期電能供應難度大；第三，高電位場合通常電磁環(huán) 境惡劣，電暈放電產生的電磁脈動群、雷擊和操作過電壓都可能影響電子系統(tǒng)的正常工作。在數據采集設備方面，國內外開展研究很多，并有大量成熟的獨立裝置和板卡可 以實現寬頻數據采集傳輸，但該類設備用于低電位場合使用，在高電位使用時存在電磁抗 擾度水平低、絕緣水平差的問題。高壓領域研究機構針對高電位的測量系統(tǒng)開展了多年研 究，并產生了基于光線的數據采集和傳輸系統(tǒng)，帶寬覆蓋直流到數MHz的測量裝置，這些裝 置在試驗室研究中適用性很強，但在戶外或惡劣環(huán)境下，連接高壓端和低壓端的光纖會影 響被測系統(tǒng)的絕緣性能。采用光纖復合絕緣柱的裝置可解決絕緣問題。但該類設備絕緣裝 置制造和安裝復雜，成本高，在戶外試驗或在線檢測領域中很難靈活應用。因此研制一種對 絕緣影響小、可用于高電位物理量采集、對自然條件適用性強的寬頻帶數據采集傳輸系統(tǒng) 具有非常突出的工程價值。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)， 以得到高電位環(huán)境下的寬頻帶信號，測量信號采用無線傳輸，以使在惡劣的自然環(huán)境和電 磁環(huán)境中長期在線運行。本發(fā)明提出的基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，包括；傳感器，用于接收待傳輸寬頻帶信號的原始信號，并將原始信號轉換為電壓信號， 所述的傳感器置于高電位環(huán)境下；遠端單元，用于接收傳感器輸出的電壓信號，并將電壓信號進行模數轉換后得到 數字信號，數字信號通過無線電波傳輸至本地單元，所述的遠端單元與傳感器相連，并安裝 在高電位環(huán)境下；本地單元，用于接收遠端單元的數字信號，并將該數字信號發(fā)送至終端計算機；終端計算機，用于接收本地單元的數字信號，顯示傳感器接收的原始信號的波形， 并存貯，完成數據儲存和分析，所述的終端計算機與本地單元相連。上述信號傳輸系統(tǒng)中，所述的遠端單元包括 保護電路，用于對接收的電壓信號進行峰值抑制，得到額定輸入范圍的電壓，所述 的保護電路由電容和壓敏電阻組成，電容和壓敏電阻相互并聯(lián)； A/D轉換模塊，用于對上述電壓進行A/D轉換，得到數字信號，所述的A/D轉換器與 保護電路相連；
無線傳輸模塊，用于接收上述數字信號，并將該信號通過天線以無線電波的形式 發(fā)送至本地單元，所述的無線傳輸模塊與A/D轉換模塊供電模塊，用于分別為A/D轉換模塊和無線傳輸模塊提供工作電源，所述的供電 模塊分別與A/D轉換模塊和無線傳輸模塊相連。上述信號傳輸系統(tǒng)中，所述的本地單元包括無線傳輸模塊，用于接收來自遠端單元的數字信號；接口轉換器，用于將上述接收的數字信號進行協(xié)議轉換后發(fā)送至終端計算機，所述的接口轉換器與無線傳輸模塊相連。本發(fā)明提出的基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，其優(yōu)點是 測量信號帶寬可達到50MHz。測量信號通過無線傳輸，無外絕緣問題，通過吸收太陽能實現 連續(xù)供電。利用本發(fā)明的信號傳輸系統(tǒng)，配合合適的傳感器探頭，可實現對電壓、電流、電磁 場、功率、溫度等多種處于高電位環(huán)境中的物理量的測量，可在惡劣的自然環(huán)境和電磁環(huán)境 中長期實現數據的長期全天候在線采集和傳輸。


圖1是本發(fā)明信號傳輸系統(tǒng)的結構框圖。圖2是圖1所示的信號傳輸系統(tǒng)遠端單元中保護電路的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，其結構如圖 1所示，包括傳感器，用于接收待傳輸寬頻帶信號的原始信號，并將原始信號轉換為電壓信號， 所述的傳感器置于高電位環(huán)境下；遠端單元，用于接收傳感器輸出的電壓信號，并將電壓信號進行模數轉換后得到 數字信號，數字信號通過無線電波傳輸至本地單元，所述的遠端單元與傳感器相連，并安裝 在高電位環(huán)境下；本地單元，用于接收遠端單元的數字信號，并將該數字信號發(fā)送至終端計算機；終端計算機，用于接收本地單元的數字信號，顯示傳感器接收的原始信號的波形， 并存貯，完成數據儲存和分析，所述的終端計算機與本地單元相連。上述信號傳輸系統(tǒng)中的遠端單元包括保護電路，用于對接收的電壓信號進行峰值抑制，得到額定輸入范圍的電壓，所述 的保護電路由電容和壓敏電阻組成，電容和壓敏電阻相互并聯(lián)，保護電路的電路圖如圖2 所示；A/D轉換模塊，用于對上述電壓進行A/D轉換，得到數字信號，所述的A/D轉換器與 保護電路相連；無線傳輸模塊，用于接收上述數字信號，并將該信號通過天線以無線電波的形式 發(fā)送至本地單元，所述的無線傳輸模塊與A/D轉換模塊供電模塊，用于分別為A/D轉換模塊和無線傳輸模塊提供工作電源，所述的供電 模塊分別與A/D轉換模塊和無線傳輸模塊相連。
上述信號傳輸系統(tǒng)中的本地單元包括無線傳輸模塊，用于接收來自遠端單元的數字信號；接口轉換器，用于將上述接收的數字信號進 行協(xié)議轉換后發(fā)送至終端計算機，所 述的接口轉換器與無線傳輸模塊相連。本發(fā)明提出的基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)的一個實施 例中，信號采集部分的傳感器和遠端單元安裝于高電壓場合。傳感器采集的原始信號經保 護電路和數模轉換模塊轉換后成為用于通訊的數字信號。保護電路如圖2所示。電壓信號 經模數轉換模塊轉換為可用于通訊的數字信號，模數轉換模塊采用由美國NI公司生產的 型號為NIUSB-5133的A/D轉換器。在一般情況下傳輸系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，當收到采集指 令后，系統(tǒng)開始采集數據，采集的數據經過A/D轉換后由無線傳輸模塊向本地單元傳送，誤 碼率低、抗干擾性能強，天線為偶極子類型，長度可以為10cm，無線傳輸模塊可以是由臺灣 研華公司生產，型號為UN0-1150-G20E。采用全功率為40W的通用太陽能電池板結合12V、 20AH的通用鉛酸蓄電池并聯(lián)為遠端單元中的A/D轉換模塊和無線傳輸模塊供電。本地單元 用于對遠端單元的控制，并接收遠端單元傳輸的數據，實現與終端計算機的連接。本地單元 通過與遠端單元中相同的無線傳輸模塊(UN0-1150-G20E)接收信號，通過通用的接口轉換 器(型號為LAN-USB的通用型)將無線傳輸模塊中的LAN接口與終端計算機的USB接口連 接，終端計算機在界面上顯示電流波形同時進行存貯。終端計算機實現系統(tǒng)與用戶的交互， 完成數據儲存和分析。本發(fā)明的終端計算機可采用通用的PC機，要求CPU主頻1.8GHz以 上，內存IG以上，安裝有WindowsXP操作系統(tǒng)。本發(fā)明的高壓輸電線路電暈電流的寬頻在線測量系統(tǒng)，可以對高壓輸電線路的電 暈電流瞬態(tài)波形進行在線測量，帶寬可達50MHz，可在IOOOkV及以下線路上安裝使用。其中 的遠端單元將電壓信號轉換為可用于通訊的數字信號，并經過無線數據傳輸模塊向所述本 地單元傳送數數據，誤碼率低、抗干擾性能強，通訊距離可達lkm。系統(tǒng)中的遠端單元采用太 陽能板結合蓄電池供電，采用電源控制器協(xié)調太陽能板、蓄電池和用電設備之間的能量流， 并采用電力電子式電壓變換器以保證模塊間電壓的兼容性，可長期免維護運行。
權利要求
一種基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該傳輸系統(tǒng)包括；傳感器，用于接收待傳輸寬頻帶信號的原始信號，并將原始信號轉換為電壓信號，所述的傳感器置于高電位環(huán)境下；遠端單元，用于接收傳感器輸出的電壓信號，并將電壓信號進行模數轉換后得到數字信號，數字信號通過無線電波傳輸至本地單元，所述的遠端單元與傳感器相連，并安裝在高電位環(huán)境下；本地單元，用于接收遠端單元的數字信號，并將該數字信號發(fā)送至終端計算機；終端計算機，用于接收本地單元的數字信號，顯示傳感器接收的原始信號的波形，并存貯，完成數據儲存和分析，所述的終端計算機與本地單元相連。
2.如權利要求1所述的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于其中所述的遠端單元包括保護電路，用于對接收的電壓信號進行峰值抑制，得到額定輸入范圍的電壓，所述的保 護電路由電容和壓敏電阻組成，電容和壓敏電阻相互并聯(lián)；A/D轉換模塊，用于對上述電壓進行A/D轉換，得到數字信號，所述的A/D轉換器與保護 電路相連；無線傳輸模塊，用于接收上述數字信號，并將該信號通過天線以無線電波的形式發(fā)送 至本地單元，所述的無線傳輸模塊與A/D轉換模塊供電模塊，用于分別為A/D轉換模塊和無線傳輸模塊提供工作電源，所述的供電模塊 分別與A/D轉換模塊和無線傳輸模塊相連。
3.如權利要求1所述的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于其中所述的本地單元包括無線傳輸模塊，用于接收來自遠端單元的數字信號；接口轉換器，用于將上述接收的數字信號進行協(xié)議轉換后發(fā)送至終端計算機，所述的 接口轉換器與無線傳輸模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳輸的高電位環(huán)境下的寬頻帶信號傳輸系統(tǒng)，屬于高電壓試驗設備及測量技術領域。包括傳感器，用于接收待傳輸寬頻帶信號的原始信號，并轉換為電壓信號；遠端單元，用于接收電壓信號，進行模數轉換后得到數字信號，遠端單元與傳感器相連安裝在高電位環(huán)境下；本地單元，用于接收數字信號，并發(fā)送至終端計算機；終端計算機，用于接收本地單元的數字信號，顯示傳感器接收的原始信號的波形，并存貯，完成數據儲存和分析。本發(fā)明的信號傳輸系統(tǒng)，配合合適的傳感器探頭，可實現對電壓、電流、電磁場、功率、溫度等多種處于高電位環(huán)境中的物理量的測量，可在惡劣的自然環(huán)境和電磁環(huán)境中長期實現數據的長期全天候在線采集和傳輸。
文檔編號G01R13/02GK101859482SQ20101017852
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者余占清, 劉智宏, 曾嶸, 李敏, 王國利, 王峰, 趙杰, 高勝友 申請人:清華大學;南方電網技術研究中心