GIS局部放电检测系统、GIS智能传感器及其唤醒方法、装置与流程

gis局部放电检测系统、gis智能传感器及其唤醒方法、装置
技术领域
1.本技术涉及gis故障检测技术领域，特别是涉及一种gis局部放电检测系统、gis智能传感器及其唤醒方法、装置、计算机可读存储介质。


背景技术：

2.gis(gas-insulated switchgear，气体绝缘金属全封闭开关设备)在如今的电力系统中占据了重要地位。该设备能否安全可靠运行关系到整个电网的安全。据调查，gis设备故障大多属于绝缘故障，目前，一般采用对gis设备进行局部放电检测的方法对gis设备的绝缘状态进行评估。
3.特高频法是一种应用较为广泛的局部放电检测方法。gis设备内部发生局部放电时会产生频率在300mhz-3ghz的特高频电磁波，通过gis智能传感器采集、处理特高频电磁波信号，最后将处理后的数据上传至计算机分析处理判别。特高频法相对于其它方法检测灵敏度高、抗干扰能力强且能够完成局放源的定位。因此，该方法在实际工程中得到了广泛的应用。但传统技术中的gis智能传感器存在着能耗较高、老化速度快且使用寿命较短的问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种低功耗、寿命长的gis局部放电检测系统、gis智能传感器及其唤醒方法、装置。
5.一方面，本发明实施例提供一种gis智能传感器的唤醒方法，gis智能传感器包括信号处理模组以及控制模组，gis智能传感器的唤醒方法包括：控制模组响应于局部放电检测指令，由低功耗模式切换至活动模式，并控制信号处理模组的供电回路导通以及根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组进行局部放电检测；在信号处理模组完成局部放电检测的情况下，控制模组由活动模式切换至低功耗模式，并控制信号处理模组的供电回路断开。
6.在其中一个实施例中，信号处理模组包括采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元，局部放电检测指令还用于指示信号处理模组中各单元的供电回路按预设顺序导通，控制信号处理模组的供电回路导通的步骤包括：根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组的采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元按预设顺序导通。
7.在其中一个实施例中，预设顺序由先到后依次为：滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元。
8.另一方面，本发明实施例提供一种gis智能传感器，包括：信号处理模组；开关模组，用于控制信号处理模组的供电回路通断；通信模组，用于与上位机建立通信连接，接收上位机输出的局部放电检测指令；控制模组，与信号处理模组、通信模组以及开关模组连接，控制模组用于通过通信模组接收局部放电检测指令，控制模组包括存储器以及处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一gis智能传感器的唤醒
方法实施例中的步骤。
9.在其中一个实施例中，通信模组包括wifi模组、蓝牙模组或zigbee模组。
10.在其中一个实施例中，控制模组包括单片机。
11.又一方面，本发明实施例还提供一种gis局部放电检测系统，包括：上位机，用于输出局部放电检测指令；至少一个如上述的gis智能传感器。
12.在其中一个实施例中，上位机用于在预设时长内未被触发的情况下进入待机模式，上位机还用于在被触发后输出局部放电检测指令。
13.再一方面，本发明实施例还提供一种gis智能传感器的唤醒装置，gis智能传感器包括信号处理模组以及控制模组，gis智能传感器的控制装置包括：第一处理模块，用于若控制模组未接收到局部放电检测指令，则控制模组处于低功耗模式并控制信号处理模组的供电回路断开；局部放电检测指令用于指示gis智能传感器进行局部放电检测；第二处理模块，用于若控制模组接收到局部放电检测指令，则控制模组处于活动模式并控制信号处理模组的供电回路导通以及根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组进行局部放电检测。
14.再一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一gis智能传感器的唤醒方法实施例中的步骤。
15.基于上述任一实施例，在需要进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器可以自动响应局部放电检测指令，控制模组处于活动模式并根据局部放电检测指令对信号处理模组进行控制，以快速、准确的完成局部放电检测。在gis智能传感器未进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组处于低功耗模式、信号处理模组未通电，降低了gis智能传感器的功耗且避免信号处理模组长期通电带来的器件老化，延长gis智能感知传感器的使用寿命，保障传感器的工作精度，实现节能目标。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为一个实施例中gis智能传感器的唤醒方法的流程示意图；
18.图2为一个实施例中gis智能传感器的结构示意图；
19.图3为另一个实施例中gis智能传感器的结构示意图；
20.图4为一个实施例中gis局部放电检测系统的结构示意图；
21.图5为一个实施例中网络适配器模组的结构示意图；
22.图6为一个实施例中gis智能传感器的唤醒装置的结构示意图。
具体实施方式
23.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
25.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
26.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
27.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
28.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
29.本发明实施例提供一种gis智能传感器的唤醒方法，gis智能传感器包括信号处理模组以及控制模组，gis智能传感器的信号处理模组可以控制模组的控制下对局部放电信号进行采集和信号处理，以实现对局部放电现象的检测。具体而言，局部放电信号一般为频率在300mhz-3ghz的高频电磁波，信号处理模组可以采集并处理该高频电磁波并传输到控制模组进行分析。如图1所示，gis智能传感器的唤醒方法包括步骤s102以及步骤s104。
30.s102，控制模组响应于局部放电检测指令，由低功耗模式切换至活动模式，并控制信号处理模组的供电回路导通以及根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组进行局部放电检测。
31.可以理解，局部放电检测指令用于指示gis智能传感器开始进行局部放电检测。gis智能传感器的控制模组可以工作在活动模式和低功耗模式下。控制模组在活动模式下功耗较高但可以发挥控制模组的所有功能，控制模组在低功耗模式下将关闭部分功能以到达较低的能耗。在gis智能传感器没有进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组处于低功耗模式以降低能耗，并且信号处理模组的供电回路断开，避免信号处理模组长期通电而发生器件老化。gis智能传感器的控制模组响应于局部放电检测指令意味着将要开始局部放电检测。因此，gis智能传感器的控制模组将会由低功耗模式切换至活动模式并控制信号处理模组的供电回路导通，开启gis智能传感器的全部功能以根据局部放电检测指令的指示完成局部放电检测。
32.s104，在信号处理模组完成局部放电检测的情况下，控制模组由活动模式切换至低功耗模式，并控制信号处理模组的供电回路断开。
33.可以理解，在完成局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组重新恢复低功耗模式并断开信号处理模组的供电回路，以降低gis智能传感器的能耗和器件老化速度。
34.基于本实施例中的gis智能传感器的唤醒方法，在需要进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器可以自动响应局部放电检测指令，控制模组处于活动模式并根据局部放电检测指令对信号处理模组进行控制，以快速、准确的完成局部放电检测。在gis智能传感器未进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组处于低功耗模式、信号处理模组未通电，降低了gis智能传感器的功耗且避免信号处理模组长期通电带来的器件老化，延长gis智能感知传感器的使用寿命，保障传感器的工作精度，实现节能目标。
35.在一个实施例中，信号处理模组包括采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元。采集单元用于对局部放电所产生高频电磁波信号进行采集。滤波单元用于对该高频电磁波信号进行滤波处理，将高频电磁波信号中的杂波滤除，增加局部放电检测的准确性。放大单元用于对经过滤波高频电磁波信号进行放大，以便较为微弱的局部放电现象也可以被检测到。检波单元用于对经过放大的高频电磁波信号进行检波处理，从经过放大的高频电磁波信号中检出有用信息。局部放电检测指令还用于指示信号处理模组中各单元的供电回路按预设顺序导通。控制信号处理模组的供电回路导通的步骤包括：根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组的采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元按预设顺序导通。
36.在一个实施例中，预设顺序由先到后依次为：滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元。
37.应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
38.如图2所示，本发明实施例提供一种gis智能传感器10，gis智能传感器包括信号处理模组11、开关模组13、通信模组15以及控制模组17。信号处理模组11可以控制模组17的控制下对局部放电信号进行采集和信号处理，以实现对局部放电现象的检测。具体而言，局部放电信号一般为频率在300mhz-3ghz的高频电磁波，信号处理模组11可以采集并处理该高频电磁波并传输到控制模组17进行分析。开关模组13用于控制信号处理模组11的供电回路通断。开关模组13可以串接在信号处理模组11和电源19之间。开关模组13如果在控制模组17的控制下接通则信号处理模组11的供电回路导通，信号处理模组11上电。开关模组13如果在控制模组17的控制下关断则信号处理模组11的供电回路断开，信号处理模组11失电。通信模组15用于与上位机建立通信连接，接收上位机输出的局部放电检测指令。可以理解，gis智能传感器可以被上位机远程控制，运维人员可以通过操作上位机向gis智能传感器发送局部放电检测指令，gis智能传感器通过通信模组15也可以将局部放电检测的结果反馈到上位机。由于gis智能传感器是根据局部放电检测指令对控制模组17的模式切换和信号处理模组11的通断进行控制，所以通信模组15需一直处于通电状态，保证gis智能传感器在任意时刻都可以接收到上位机发送的局部放电检测指令。
39.控制模组17与信号处理模组11、通信模组15以及开关模组13连接，控制模组17用于通过通信模组15接收局部放电检测指令，控制模组17包括存储器以及处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现：控制模组17响应于局部放电检测指令，由低功耗模式切换至活动模式，并控制信号处理模组11的供电回路导通以及根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组11进行局部放电检测；在信号处理模组11完成局部放电检测的情况下，控制模组17由活动模式切换至低功耗模式，并控制信号处理模组11的供电回路断开。
40.基于本实施例中的gis智能传感器，在需要进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器可以自动响应局部放电检测指令，控制模组处于活动模式并根据局部放电检测指令对信号处理模组进行控制，以快速、准确的完成局部放电检测。在gis智能传感器未进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组处于低功耗模式、信号处理模组未通电，降低了gis智能传感器的功耗且避免信号处理模组长期通电带来的器件老化，延长gis智能感知传感器的使用寿命，保障传感器的工作精度，实现节能目标。
41.在一个实施例中，信号处理模组包括采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元。处理器执行计算机程序时实现：根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组的采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元按预设顺序导通。
42.在一个实施例中，预设顺序由先到后依次为：滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元。
43.在一个实施例中，通信模组包括wifi模组、蓝牙模组或zigbee模组。
44.在一个实施例中，控制模组包括单片机。可以理解，单片机在进入低功耗模式下会关闭部分时钟，例如关闭内核时钟保持外设时钟、同时关闭内核时钟和外设时钟等，在部分时钟被关闭后，单片机上相应的功能也将停止，单片机的能耗也就因此降低。在一个具体实施例中，如图3所示，以单片机型号为stm32f103c8t6，通信模组的型号为esp8266为例。包括与滤波单元对应的第一开关单元、与放大单元对应的第二开关单元、与检波单元对应的第三开关单元、与采集单元对应的第四开关单元。单片机通过vcc引脚和gnd引脚向通信模组供电。通信模组接收到局部放电检测指令后将io4置为高电平，单片机的pa0引脚与通信模组的io4引脚相连，且pa0引脚有唤醒单片机脱离低功耗模式的功能，当io4被置为高电平后，单片机随即进入活动模式。单片机对信号处理模组各单元是否通电做出判断，如果滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元全部都通电，则将pa5置为高电平，否则为低电平。判断存在未通电的单元后，单片机通过pa2引脚接收通信模组接收到的局部放电检测指令，随即通过pb3、pb4、pb5和pb6控制开关模组中与信号处理模组中的各单元一一对应的开关单元导通。
45.请参阅图2至图4，本发明实施例还提供一种gis局部放电检测系统，包括上位机100以及至少一个上述任一实施例中的gis智能传感器10。上位机100用于输出局部放电检测指令。图4中虽然画出了多个gis智能传感器10，但其数量可以为一个。
46.基于本实施例中的gis局部放电检测系统，在需要进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器可以自动响应局部放电检测指令，控制模组处于活动模式并根据局部放电检测指令对信号处理模组进行控制，以快速、准确的完成局部放电检测。在gis智能传感器未进行局部放电检测的情况下，gis智能传感器的控制模组处于低功耗模式、信号处理模组
未通电，降低了gis智能传感器的功耗且避免信号处理模组长期通电带来的器件老化，延长gis智能感知传感器的使用寿命，保障传感器的工作精度，实现节能目标。
47.在一个实施例中，上位机用于在预设时长内未被触发的情况下进入待机模式，上位机还用于在被触发后输出局部放电检测指令。上位机在处于待机模式的情况下有着较低的能耗，上位机在预设时长内未被触发意味着较长时间无人使用上位机，在上位机空闲的时段令其处于待机模式可进一步降低gis局部放电检测系统的能耗。
48.在一个具体实施例中，上位机包括网络适配器模组，网络适配器模组包括通信单元和控制单元。网络适配器模组通过通信单元与gis智能传感器的通信模组通信连接，以向gis智能传感器发送局部放电指令。如图5所示，以控制单元为stm32f103c8t6、通信单元为esp8266为例进行说明。控制器stm32f103c8t6通过通信模块esp8266的vcc引脚与gnd引脚向其供电；控制器与通信模块之间使用at指令连接。其中，通信单元的cs0引脚为片选引脚，该引脚为高电平时，则通信单元被选中工作。rst引脚为复位引脚，在低电平时有效，用来外部重置信号。txd为数据的发送端，rxd为数据的接收端，网络适配器模组通过这两个端口接收上位机需要向gis智能传感器发送的局部放电检测指令以及接收和发送gis智能感知传感器采集的数据到上位机。网络适配器模组内的控制单元的pa1引脚与通信模块的cs0片选引脚相连，通过pa1选择通信模块工作。pa2引脚与通信模块的rst引脚相连，用来控制通信模块复位。控制器的pa3引脚连接至通信模块rxd，使控制器接收通信模块发出的信号。控制器的pa4引脚连接至通信模块txd，使控制器能够向通信模块发送数据。
49.在一个实施例中，gis智能传感器的通信模组和网络适配器模组的通信单元通过wifi连接，将gis智能传感器的通信模组和网络适配器模组的通信单元均设置为客户端与接入点模式，在该模式下gis智能传感器的通信模组和网络适配器模组的通信单元可以进行数据交互。
50.在一个实施例中，请参阅图2至图5。外部信号触发上位机脱离待机状态开始工作，上位机通过网络适配器模组发出局部放电检测指令，网络适配模组的通信单元接收局部放电检测指令，随后通过rxd传输至控制单元。局部放电检测经过解析后，又通过txd向目标gis智能传感器发送。gis智能传感器的通信模组15接收到局部放电检测指令后将io4置为高电平，单片机的pa0引脚与通信模组15的io4引脚相连，且pa0引脚有唤醒单片机脱离低功耗模式的功能，当io4被置为高电平后，单片机随即进入活动模式。单片机对信号处理模组11各单元是否通电做出判断，如果滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元全部都通电，则将pa5置为高电平，否则为低电平。判断存在未通电的单元后，单片机通过pa2引脚接收通信模组15接收到的局部放电检测指令，随即通过pb3、pb4、pb5和pb6控制开关模组13中与信号处理模组11中的各单元一一对应的开关单元导通。
51.如图6所示，本发明实施例还提供一种gis智能传感器的唤醒装置，gis智能传感器包括信号处理模组以及控制模组，gis智能传感器的控制装置包括第一处理模块31以及第二处理模块33。第一处理模块31用于若控制模组未接收到局部放电检测指令，则控制模组处于低功耗模式并控制信号处理模组的供电回路断开；局部放电检测指令用于指示gis智能传感器进行局部放电检测。第二处理模块33用于若控制模组接收到局部放电检测指令，则控制模组处于活动模式并控制信号处理模组的供电回路导通以及根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组进行局部放电检测。
52.在一个实施例中，信号处理模组包括采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元。第二处理模块还用于根据局部放电检测指令的指示控制信号处理模组的采集单元、滤波单元、放大单元以及检波单元按预设顺序导通。
53.在一个实施例中，预设顺序由先到后依次为：滤波单元、放大单元、检波单元和采集单元。
54.关于gis智能传感器的唤醒装置的具体限定可以参见上文中对于gis智能传感器的唤醒方法的限定，在此不再赘述。上述gis智能传感器的唤醒装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本技术实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
55.再一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一gis智能传感器的唤醒方法实施例中的步骤。
56.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
57.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
58.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
59.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。