[发明专利]一种低频电场多点同步测量和无线传输方法

摘要

本发明请求保护一种低频电场多点同步测量和无线传输方法，其包括：电力线下低频电场数据的多点同步测量阶段和电场数据无线传输阶段，其中，电力线下低频电场数据的多点同步测量阶段，采用电场测量系统来完成，所述电场测量系统由多个下位机和一个上位机组成，每个下位机由GPS模块、FPGA、电场传感器、信号处理单元、第一STM32F407ZG微处理器、第一无线传输单元、第一电源单元组成，上位机由第二无线传输单元、第二电源单元、第二STM32F407ZG微处理器、液晶显示单元以及存储单元组成，上位机获得低频电场的多点同步测量数据，并根据电压反演算法求得电力线路电压，本发明可以实现线路电压非接触式测量，极大提升测量的安全性和方便性。

主权项

1.一种低频电场多点同步测量和无线传输方法，其特征在于，包括：电力线下低频电场数据的多点同步测量阶段和电场数据无线传输阶段，其中，电力线下低频电场数据的多点同步测量阶段，采用电场测量系统来完成，所述电场测量系统由多个下位机和一个上位机组成，每个下位机由GPS模块、现场可编程门阵列芯片FPGA、电场传感器、信号处理单元、第一STM32F407ZG微处理器、第一无线传输单元、第一电源单元组成，所述全球定位系统GPS用于接收世界标准时间，并发出频率为1Hz的秒脉冲信号，并发送给FPGA；FPGA用于将GPS模块的秒脉冲信号分频得到同步采样脉冲，从而触发第一STM32F407ZG微处理器内置的ADC采集电场数据，包括秒脉冲信号处理模块、状态提示模块、分频处理模块以及反相输出模块，秒脉冲信号处理模块用于判断GPS模块秒脉冲信号的上升沿，以及对两个秒脉冲上升沿之间的晶振脉冲进行计数，状态提示模块用于提示GPS秒脉冲信号的状态信息，如果信号有效，则使FPGA芯片的引脚输出高电平，反之输出低电平，分频处理模块用于将秒脉冲信号分频为同步采样信号，反相输出模块用于将同步采信号反相输出，所述电场传感器为三维平板电场传感器，三维电场传感器用于将交变电场感应为电压信号，为正方体结构，共有三对电极，每对电极都位于正方体的对立面，都会根据其方向上的电场感应出电压。；信号处理单元用于将电场传感器测量到的信号进行差分放大、电压抬升在内的处理，并传输给第一STM32F407ZG微处理器；第一STM32F407ZG微处理器通过片内集成的ADC将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，并通过DMA存储到制定的内存区域进行缓存。随后微处理器控制无线传输模块将缓存的电场数据发送至上位机，用于控制无线传输单元发送和接收数据，第一STM32F407ZG微处理器内集成的模数转换器ADC(中文)与直接内存存取器DMA用于完成电场数据的采集与存储，模数转换器ADC用于将将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，DMA用于将ADC采集到的数据存储到指定的内存地址中，第一无线传输单元用于接收上位机发送的开始采集命令和开始发送命令，以及发送应答信号，第一电源单元用于给下位机供电；上位机由第二无线传输单元、第二电源单元、第二STM32F407ZG微处理器、液晶显示单元以及存储单元组成，第二无线传输单元用于发送使下位机开始采集和开始发送的命令，接收下位机发送来的数据以及发送应答信号；第二电源单元用于给上位机供电；第二STM32F407ZG微处理器用于控制无线传输单元发送控制下位机的命令或接收数据，将接收到的数据存储到存储单元中以及控制液晶显示单元显示相应的提示信息；存储单元用于保存上位机接收到的数据，电场数据无线传输阶段，下位机逐一将采集到的电场瞬时值数据传输给上位机，上位机获得低频电场的多点同步测量瞬时值，并根据电压反演算法求得电力线路电压，实现线路电压非接触式测量。