具有同步的局部放电检测系统及方法_3

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5,构造成将第三端子212连接到电气端子213/将第三端子212从电气端子213断开的第三开关216。第一开关214、第二开关215和第三开关216可以分别通过第一控制信号Sa、第二控制信号3。2和第三控制信号S。3来切换。第一开关214、第二开关215和第三开关216当中每一个可以包括分别由第一控制信号Sa、第二控制信号3。2和第三控制信号S。3控制的一个或多个晶体管。
[0107]特别地,同步信号传感器设备200还包括连接在电气端子213和发送模块203之间并且包括提取模块251 (EXT-MOD)以及作为例子的电子处理模块253的信号处理模块250。提取模块251 (EXT-MOD)示出连接到发送模块203的输入端口的输出252并且配置为提取由第一同步电信号Ssynl携带并要提供给发送模块203的定时信息。电子处理模块253配置为执行第一同步电信号Ssynl的噪声滤波和/或放大并且在提取模块251的第一输入端子17上提供处理后的同步电信号SsynlAF。
[0108]特别地,电子处理模块253包括可选的输入低通滤波模块50、放大器模块27以及可选的输出低通滤波器29。
[0109]根据例子,输入低通滤波模块50包括连接在电气端子213和第一节点51之间的第一电阻器Rl,以及连接在第一节点51和接地端子GND之间的第一电容器Cl。放大器模块27 (诸如高增益缓冲放大器)具有连接到第一节点51的输入和连接到第二低通滤波器模块29的第一输出端子28。
[0110]高增益缓冲放大器27还具有用于供应电压Vl的第一供电端子30和连接到接地端子GND的第二供电端子31。作为例子,高增益缓冲放大器27是仪表电压放大器并且具有大于1000的增益。而且,高增益缓冲放大器27示出输入-输出阻抗多IMOhm并且可以具有低于IkHz的整体带宽。作为例子,低通滤波器模块29包括连接在第一输出端子28和第二节点34之间的第二电阻器R2,以及连接在第二节点34和接地端子GND之间的第二电容器C2。第二节点34连接到提取模块251的第一输入端子17。第一低通滤波器50和第二低通滤波器29配置为截断高于大约IkHz的频率,以便降低噪声。
[0111]提取模块251可以实现为模拟电路或数字电路,尤其是通过软件实现。根据期望的行为和性能,可以使用不同的定时提取算法。图3通过功能模块示出了可以由在计算机(诸如微控制器)上执行的软件实现并且包括模数转换器260(A/D)、参数测量模块261 (P-M)和可选的信号生成模块263 (SIG-GEN)的提取模块251的特定例子。
[0112]数转换器260(A/D)配置为接收模拟信号(即,处理后的同步电信号SsynlAF)并且执行采样、量化和编码操作,从而通过第一总线262向参数测量模块261的第一输出提供数字信号SsynlD。参数测量模块261配置为跟踪数字信号的上升和/或下降边缘并且通过计数两个事件(诸如到后续的下降或上升边缘)之间的时钟脉冲来测量其周期T。参数测量模块261允许生成第二同步电信号Ssyn2,其可以是携带诸如数字信号Ssynlll的周期T和相位的测出的定时信息的消息。第二同步电信号Ssyn2可以被发送到输出252。
[0113]可选的生成模块263 (SIG-GEN)配置为在第二总线264上接收与第二同步电信号s—相关联的、代表定时信息的消息,并且生成合成的第二同步电信号Ssynw2,该电信号具有示出周期T并且作为例子的等于T/2的占空比的方波形式。
[0114]据观察,合成的第二同步电信号Ssynw2的生成允许获得稳定且干净的信号,因为检测到的第一同步电信号Ssynl可能会受例如噪声、随机过渡、不正确占空比或熄灭间隔(black-out interval)的影响。通过配置生成模块263使得利用低通行为更新由第二同步电信号Ssyn2的测量模块261检测的周期和占空比,第一同步电信号S synl的这种不期望的行为可以在合成的第二同步电信号Ssynw2中很容易地被消除,其中低通行为固有地滤波掉暂时性噪声和不稳定的输入信号。
[0115]值得注意的是,如果选择光传感器207,则由第二同步电信号SsylJi带的或者与合成的第二同步电信号Ssynw2相关联的周期和占空比是通过用2乘以由参数测量模块261测出的周期获得的。而且,已经注意到,图3的实施例实现起来不复杂并且不需要精确的调谐。
[0116]图4通过功能模块示出了作为例子的可以由在微控制器上执行的软件实现并且包括模数转换器260 (A/D)、过零检测器270 (Z-C)、带通滤波器271 (B-P-F)和信号数字锁相环模块272(DPLL)的提取模块251的另选实施例。图4的例子参考其中合成的第二同步电信号Ssynw2在输出252 i:提供的情况。还参考其中示出了所描述信号的一些趋势的例子的图15。
[0117]数转换器260 (A/D)配置为通过第三总线273向过零检测器270的输入提供对应的数字信号SsinlD。过零检测器270构造成接收数字信号Ssinlll并且检测数字信号S _1:)的符号从负值朝正值变化以及反过来的瞬间点,从而确定上升和/或下降边缘。特别地,过零检测器270可以在第四总线274上提供代表脉冲串Rsl和Rs2的数字信号Ssin211,在脉冲串中每个脉冲都位于过零瞬间中,从而基本上具有第一同步电信号Ssynl的周期T。带通滤波器271配置为执行带通滤波,以便从脉冲串去除噪声或者其它不想要的成分并且通过第五总线275将滤波后的数字信号Ssin2DF发送到DPLL模块272。DPLL模块272配置为生成锁定到由带通滤波器271提供的脉冲串并且具有示出周期T和等于T/2的占空比的方波形式的合成的第二同步电信号Ssynw2。
[0118]由图3或图4中表示的提取模块251对第二同步电信号Ssyn2或合成的第二同步电信号Ssynw2的生成也可以通过硬件数字电路或通过模拟电子电路来执行,作为例子,这些电路实现图4中全部或一些的模块。
[0119]回过头来参考发送模块203 (图2),它配置为生成并发送传输电信号StJ其例子在图15中示出),作为例子,该电信号从合成的第二同步电信号Ssynw2开始。根据例子,发送模块203是编程为在合成的第二同步电信号Ssynw2的每个上升边缘发送包含由合成的第二同步电信号Ssynw2携带的定时信息的短消息的无线电发送器。该短消息可以是简单的信标或者包含诸如同步信号传感器设备200的标识和由图3参数测量模块261 (P-M)测出的合成的第一同步电信号Ssynw2的频率(S卩,周期T的倒数)之类的数字信息的实时消息。
[0120]因此,代表合成的第一同步电信号Ssynw2的频率的数据包括在与传输电信号S J联的消息的有效载荷中。
[0121]图5示意性地示出了配置为采用直接序列扩频(Direct Sequence SpreadSpectrum, DSSS)技术的发送模块203的特定实施例。图5的发送模块203包括:消息发生器285 (MSG-GEN)、扩频码发生器(DSSS-G) 280、乘法器281、调制器(MOD) 282、载波发生器(CARR-G) 283以及频率转换器284。
[0122]消息发生器285配置为接收合成的第一同步电信号Ssynw2并且产生对应的传输消息Msgl。特别地,编码器消息发生器285构造成在合成的第二同步电信号Ssynw2的每个上升边缘产生包含由合成的第二同步电信号Ssynw2携带的定时信息的消息。以比原始信号频率高得多的频率,直接序列扩频传输用I和-1值的伪随机序列乘以所发送的数据。特别地,扩频码发生器(DSSS-G) 280配置为生成伪随机序列。乘法器281允许用该伪随机序列乘以第一消息Msgl,以生成第一调制的信号Sdsss。作为例子,伪随机序列可以根据所给出的码中的一种生成:Barker码、Gold码、Manchester码、或者标准IEEE802.15.4的码。
[0123]调制器282配置为对第一调制的信号Sdsss进行调制,从而产生第二调制的信号SFSK。特别地,调制器282配置为执行频率调制,诸如像频移键控(FSK)或高斯频移键控(GFSK)调制。值得注意的是,DSSS技术和FSK或GFSK调制允许实现良好的噪声抗扰度和可预测的定时。作为例子,可以采用利用在868MHz的载波、50kHz的频移以及200kHz的带宽的GFSK调制。
[0124]载波发生器283构造成生成载波信号3。,并且频率转换器284配置为用载波信号Sai乘以第二调制的信号S FSK,从而产生要供应给第一天线设备204的传输信号Ste。特别地,载波信号Sra的载波频率是无线电频率并且可以选作ISM频带之一(433、868、2400MHz),优选地是868MHz频带,因为其具有较低的噪声和良好的测距(ranging)性能。工业科学和医疗(ISM)无线电频带是国际上为用于除通信之外的工业科学和医疗目的的射频(RF)能力的使用所保留的无线电频带(无线电频谱的部分)。
[0125]根据特定的实施例,同步信号传感器设备200还具有发光设备或其它适合向用户指示同步信号传感器设备200的有效状态的显示设备(未示出),并且其传感器选自磁传感器206、光传感器207和电容性传感器205。作为例子,LED (发光二极管)可以用作发光设备。同步信号传感器设备200优选地包括一个或多个电池,以便向同步信号传感器设备200中所包括的设备供应电能。另选地,同步信号传感器设备200可以由作为例子的连接到局部放电检测装置400的电缆供电。
[0126]据观察,如以上已经描述过的,根据另一个实施例,发送模块203可以构造成操作红外频率(405THz - 300GHz),以建立与局部放电检测装置400的红外短距离链路。以上提到的无线电短距离链路的定义适用于红外短距离链路。
[0127]如以上指示的,红外短距离技术可以在这种情况下采用,第一天线204和第二天线702用合适的构造成将电信号转换成光信号以及反之亦然的对应的光学收发器代替。
[0128]图6示出了包括检测模块800、分析设备300和连接到第二天线设备702的接收模块700 (其具有另一外壳701)的例子的局部放电检测装置400的第一示例。
[0129]作为例子,第一天线设备204和第二天线设备702可以是以下天线之一:偶极子(尤其是由导体电线片段制成的)、或者鞭状天线、集成在电路印制板中的天线。
[0130]第二天线设备702构造成拾取第二同步电信号Ses2并且向接收模块700提供接收到的电信号SM。
[0131]图7示出了可以被用来从图5的发送模块203接收信号的接收模块700的例子。这个接收模块700包括:接收器载波发生器703 (RX-CARR-G)、接收器频率转换器704、解调器705 (DEM)、接收器同步器模块706 (RX-SINC)、接收扩频码发生器707 (RX-DSSS-G)、接收器乘法器708以及解码器发生器710 (Dec-Gen)。
[0132]接收器载波发生器703配置为生成对应的载波信号S。,。而且,接收器载波发生器703和接收器频率转换器704构造成将接收到的电信号Sre转换为基带信号S BB。作为例子,解调器705 (DEM)构造成作为FSK解调器或GFSK解调器操作,从而提供解调的信号SDEM。接收器同步器模块
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