一种配电柜自供能臭氧监测传感器及信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种配电柜自供能臭氧监测传感器及信号处理方法，属于臭氧监测传感器技术领域，包括电磁场供电模块、臭氧监测传感模块、臭氧监测信号处理模块、无线监测数据传输模块和臭氧监测控制预警模块；本发明专利技术利用电磁场供电模块实现自供电臭氧监测，并利用臭氧监测信号处理方法处理配电柜臭氧监测信号，提升臭氧监测数据精度，通过臭氧预警模型对配电柜内放电导致臭氧泄露进行准确预警，实现配电柜绝缘状态实时监测，本发明专利技术解决了现有臭氧监测传感器难以自供能和监测数据精度不足的问题。传感器难以自供能和监测数据精度不足的问题。传感器难以自供能和监测数据精度不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种配电柜自供能臭氧监测传感器及信号处理方法


[0001]本专利技术涉及臭氧监测传感器相关
，尤其涉及一种配电柜自供能臭氧监测传感器及信号处理方法。

技术介绍

[0002]现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地，对配电柜的可靠性也提出了更高的要求。配电柜故障主要有拒动和误动故障：开闭故障、绝缘故障、载流故障、外力故障等。
[0003]设备内部绝缘有缺陷或变质，导电连接部件接触不良会影响配电柜的安全可靠运行；在故障潜伏期间，会发生放电现象；配电柜内通常采用空气作为绝缘介质，当开关柜内出现放电现象时，空气中两个氧原子的氧气会转化为三个氧原子的臭氧气体；因此，通过监测或监测开柜内臭氧气体含量或浓度的变化，可以间接监测开关是否有放电现象，从而评估配电柜内的绝缘状态。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种配电柜自供能臭氧监测传感器及信号处理方法，解决了现有臭氧监测传感器难以自供能和监测数据精度不足的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，包括：监测模块，包括电磁场供电模块和臭氧监测传感模块，所述电磁场供电模块为臭氧监测传感模块供电；传输模块，包括臭氧监测信号处理模块和无线监测数据传输模块，所述臭氧监测信号处理模块处理臭氧监测传感模块的监测信号，得到臭氧无线传输信号，通过无线监测数据传输模块，将臭氧无线传输信号传输至臭氧监测控制预警模块；臭氧监测控制预警模块，所述臭氧监测控制预警模块向臭氧监测传感模块传输预设监测频率信号，根据臭氧无线传输信号预警配电柜臭氧浓度超标。
[0008]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测传感器的一种优选方案，其中：所述电磁场供电模块包括天线E1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电感L1、电感L2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、整流器H1和电池BT1；
[0009]所述天线E1的分别与电容C1的一端、电感L1的一端、电感L2的一端和整流器H1的第1端连接；所述电容C1的另一端分别与电感L1的另一端、电感L2的另一端和整流器H1的第3端连接，并接地；所述整流器H1的第2端与电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端分别与二极管D1的负极、二极管D2的正极和电容C3的一端连接；所述电容C3的另一端分别与二极管D3的负极、二极管D4的正极和电容C4的一端连接；所述二极管D2的另一端分别与二极管
D3的正极、电容C5的一端和电容C6的一端连接；所述电容C4的另一端分别与二极管D5的负极、电容C7的一端和电池BT1的正极连接；所述电容C6的另一端分别与二极管D4的负极和二极管D5的正极连接；整流器H1的第4端分别与二极管D1的正极、电容C5的另一端、电容C7的另一端和电池BT1的负极连接。
[0010]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测传感器的一种优选方案，其中：所述臭氧监测传感模块包括若干个臭氧监测传感子模块；所述各臭氧监测传感子模块均包括衬底、设于衬底上的氧化物半导体薄膜、设于氧化物半导体薄膜表面的半导体表面纳米颗粒、以及分别设于氧化物半导体薄膜两端的第一金属电极和第二金属电极。
[0011]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测传感器的一种优选方案，其中：所述氧化物半导体薄膜和半导体表面纳米颗粒均采用磁控溅射法制备；针对氧化物半导体薄膜采用的磁控溅射功率为6W
‑
W，溅射时间为8
‑
26分钟；针对半导体表面纳米颗粒采用的磁控溅射功率60W
‑
W，溅射时间为30
‑
秒。
[0012]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测传感器的一种优选方案，其中：所述氧化物半导体薄膜及其两端第一金属电极和第二金属电极的采用微纳加工处理，得到金属
‑
半导体
‑
金属的平面结构。
[0013]本专利技术还提供了一种配电柜自供能臭氧监测方法，包括：获取配电柜臭氧监测信号；利用AD转换器将配电柜臭氧监测信号转换为数字臭氧监测信号；剔除数字臭氧监测信号中的数据异常点，得到第一臭氧监测信号；对第一臭氧监测信号进行偏置处理，得到第二臭氧监测信号；对第二臭氧监测信号进行滑动去噪处理，得到第三臭氧监测信号和时间衰减权重；基于时间衰减常数计算得到传感臭氧浓度信号；基于传感臭氧浓度信号，得到臭氧无线传输信号。
[0014]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测信号处理方法的一种优选方案，其中：第三臭氧监测信号的计算表达式如下：
[0015][0016]其中，x
t
表示第二臭氧监测信号，n表示滑动窗口半径，i表示第i个臭氧监测值，s
t
‑
i
表示t
‑
i时刻的臭氧监测值，s
t+i
表示t+i时刻的臭氧监测值，s
t
表示t时刻的臭氧监测值，σ
t
‑
i
表示t
‑
i时刻的臭氧监测噪声，σ
t+i
表示t+i时刻的臭氧监测噪声，σ
t
表示t时刻的臭氧监测噪声。
[0017]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测传感器的一种优选方案，其中：传感臭氧浓度信号的计算表达式如下：
[0018][0019][0020]其中，表示传感臭氧浓度信号，表时间衰减权重均值，w
t
‑
i
表示t
‑
i时刻的时间衰减权重，w
t+i
表示t+i时刻的时间衰减权重，w
t
表示t时刻的时间衰减权重。
[0021]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测信号处理方法的一种优选方案，其中：
根据臭氧无线传输信号预警配电柜臭氧浓度超标，还包括如下步骤：接收臭氧无线传输信号；构建臭氧预警模型；利用臭氧预警模型根据臭氧无线传输信号计算得到臭氧泄露指数；基于臭氧泄露指数预警臭氧超标。
[0022]作为本专利技术所述的配电柜自供能臭氧监测信号处理方法的一种优选方案，其中：臭氧预警模型的计算表达式如下：
[0023][0024]其中，κIO3表示臭氧泄露指数，表示臭氧的质量浓度值，BI
H
表示臭氧无线传输信号中的高位值，BIp
L
表示臭氧无线传输信号中的低位值，κI
H
表示臭氧无线传输信号中的高位值对应的质量分指数，κI
L
表示臭氧无线传输信号中的低位值对应的质量分指数。
[0025]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种配电柜自供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电柜自供能臭氧监测传感器，其特征在于，包括：监测模块(100)，包括电磁场供电模块(101)和臭氧监测传感模块(102)，所述电磁场供电模块(101)为臭氧监测传感模块(102)供电；传输模块(200)，包括臭氧监测信号处理模块(201)和无线监测数据传输模块(202)，所述臭氧监测信号处理模块(201)处理臭氧监测传感模块(102)的监测信号，得到臭氧无线传输信号，通过无线监测数据传输模块(202)，将臭氧无线传输信号传输至臭氧监测控制预警模块(300)；臭氧监测控制预警模块(300)，所述臭氧监测控制预警模块(300)向臭氧监测传感模块(102)传输预设监测频率信号，根据臭氧无线传输信号(202)预警配电柜臭氧浓度超标。2.如权利要求1所述的配电柜自供能臭氧监测传感器，其特征在于，包括：所述电磁场供电模块(101)包括天线E1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电感L1、电感L2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、整流器H1和电池BT1；所述天线E1的分别与电容C1的一端、电感L1的一端、电感L2的一端和整流器H1的第1端连接；所述电容C1的另一端分别与电感L1的另一端、电感L2的另一端和整流器H1的第3端连接，并接地；所述整流器H1的第2端与电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端分别与二极管D1的负极、二极管D2的正极和电容C3的一端连接；所述电容C3的另一端分别与二极管D3的负极、二极管D4的正极和电容C4的一端连接；所述二极管D2的另一端分别与二极管D3的正极、电容C5的一端和电容C6的一端连接；所述电容C4的另一端分别与二极管D5的负极、电容C7的一端和电池BT1的正极连接；所述电容C6的另一端分别与二极管D4的负极和二极管D5的正极连接；整流器H1的第4端分别与二极管D1的正极、电容C5的另一端、电容C7的另一端和电池BT1的负极连接。3.如权利要求2所述的配电柜自供能臭氧监测传感器，其特征在于，包括：所述臭氧监测传感模块(102)包括若干个臭氧监测传感子模块(103)；所述各臭氧监测传感子模块(103)均包括衬底(104)、设于衬底(104)上的氧化物半导体薄膜(105)、设于氧化物半导体薄膜(105)表面的半导体表面纳米颗粒(106)、以及分别设于氧化物半导体薄膜(105)两端的第一金属电极(107)和第二金属电极(108)。4.如权利要求3所述的配电柜自供能臭氧监测传感器，其特征在于，包括：所述氧化物半导体薄膜(105)和半导体表面纳米颗粒(106)均采用磁控溅射法制备；针对氧化物半导体薄膜(105)采用的磁控溅射功率为6W
‑
100W，溅射时间为8
‑
26分钟；针对半导体表面纳米颗粒(106)采用的磁控溅射功率60W
‑
100W，溅射时间为30
‑
100秒。5.如权利要求4所述的配电柜自供能臭氧监测传...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛明勇，徐长宝，王宇，林呈辉，高吉普，祝健杨，杨婧，徐玉韬，汪明媚，何雨旻，孟令雯，冯起辉，代奇迹，张后谊，唐赛秋，张缘圆，李鑫卓，张俊杰，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：