长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，涉及电力系统技术领域，用于获得精度较高的流注‑先导转换过程的电子温度，提高长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理研究的深入程度，最终提高电力系统的防雷能力。所述长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统包括：冲击电压发生器、电容分压器、测量电阻、第一棒电极和位于所述第一棒电极上方的第二棒电极、光谱仪、ICCD相机以及示波器。本实用新型专利技术提供的长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统用于电力系统的雷电防御的研究。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统
，尤其涉及一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统。
技术介绍
雷击是输电线路跳闸的主要原因之一，因此研究长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理、防护措施和数值模拟方法是电力系统防雷的研究重点和难点。在现有技术中，在长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理的研究方面，主要利用放电特性试验来获取流注、先导及末跃的转换过程中的电子温度，进而分析在流注、先导及末跃的转换过程中放电现象在时间和空间上的变化。然而，在现有技术中，利用放电特性试验获得的流注、先导及末跃转换过程中的电子温度的精度较低，这导致现有技术无法对长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理进行深入的研究，进而导致无法在电力系统中设置合理的防护措施，最终导致电力系统的防雷能力较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，用于获得精度较高的流注、先导及末跃转换过程中的电子温度，提高长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理研究的深入程度，最终提高电力系统的防雷能力。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：本技术提供了一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，用于长空气间隙雷击放电过程，所述测量系统包括：冲击电压发生器，其具有输入端和输出端，用于产生模拟雷击放电的输出电压，其中，所述输入端接地；电容分压器，其与所述冲击电压发生器并联，用于测量所述冲击电压发生器的输出电压值；测量电阻，其与所述冲击电压发生器的输出端连接，用于测量所述冲击电压发生器的输出电流值；第一棒电极和位于所述第一棒电极上方的第二棒电极，所述第二棒电极与所述第一棒电极相距5m，所述第二棒电极与所述测量电阻连接，所述第一棒电极接地；光谱仪，其镜头指向所述第二棒电极和所述第一棒电极之间，用于采集所述第二棒电极和所述第一棒电极之间的放电现象的光谱，所述光谱仪能够通过升降移动改变所述镜头指向所述第二棒电极和所述第一棒电极之间的位置；ICCD相机，其装设在所述光谱仪上，用于每隔一定时间拍摄并记录所述光谱仪采集到的光谱；以及示波器，其分别与所述电容分压器和所述测量电阻连接，用于根据所述输出电压值和所述输出电流值，生成并显示所述冲击电压发生器输出的电压波形和电流波形。在本技术的技术方案中，通过冲击电压发生器在第二棒电极与第一棒电极之间产生模拟的雷击放电，通过光谱仪采集该雷击放电现象所产生的光谱，进而利用ICCD相机每隔一定的时间间隔拍摄并记录该光谱，通过分析该记录的光谱，得到Hα信息和Hβ谱线的强度等信息，进而根据这些信息计算，得到流注、先导及末跃转换过程的即电子温度。因此，与现有技术中通过放电特性试验获得的流注、先导及末跃转换过程的电子温度的精度相比，应用本技术提供的流注、先导及末跃长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统所得到的电子温度数值精度较高，能够提高长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理研究的深入程度，最终提高电力系统的防雷能力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为实施例1提供的长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统的结构示意图。图2为实施例2提供的长空气间隙雷击放电电子温度的测量方法的流程图。附图标记：10-冲击电压发生器，11-电容分压器，12-测量电阻，21-第一棒电极，22-第二棒电极，30-光谱仪，31-光栅，32-平凸透镜，33-偏振透镜，34-ICCD相机，40-示波器，50-分析装置，60-同步触发装置。具体实施方式为了进一步说明本技术实施例提供的长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，下面结合说明书附图进行详细描述。【实施例1】请参阅图1，本技术实施例提供了一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，包括冲击电压发生器10、电容分压器11、测量电阻12、第二棒电极22、第一棒电极21、光谱仪30、ICCD相机34以及示波器40。冲击电压发生器10是一种能够模拟雷击放电的电压生成装置，通常用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。在本实施例中，冲击电压发生器10的额定电压至少为2000kv，具有输出端和输入端，该输出端与第二棒电极22连接，该输入端接地。电容分压器11与冲击电压发生器10并联，也即一端连接电容分压器11的输入端，另一端接地。该电容分压器11用于测量冲击电压发生器10生成的输出电压值。测量电阻12与第二棒电极22串联，位于第二棒电极22与冲击电压发生器10之间的电路上，该测量电阻12用于测量通过第二棒电极22的输出电流值。第二棒电极22位于第一棒电极21的正上方，第一棒电极21与第一棒电极22竖直设置，两者呈一条直线，第二棒电极22的上端与测量电阻12连接，下端与第一棒电极21的上端之间的高度差为5m。第二棒电极22与第一棒电极21之间形成放电空间。光谱仪30水平设置，其镜头指向第二棒电极22和第一棒电极21之间，用于采集上述放电空间内放电现象的光谱。光谱仪30能够在竖直方向上进行升降移动，调节其与第一棒电极21之间的高度差x，以采集上述放电空间内的不同位置的光谱。此外，对于部分简单光谱仪30而言，在光谱仪30的镜头的前方，还可按照从接近镜头到远离镜头的顺序依次设有偏振透镜33、平凸透镜32、光栅31，其中，光栅31用于对入射至光谱仪30的镜头的不同波长的光线进行离散，凸透镜将放电区域投影到光谱仪30入射狭缝，偏振片用于滤去无关谱线。光谱仪30上还装设有ICCD相机34，其能够每隔一定时间对光谱仪30采集的光谱进行拍摄，并将其记录。示波器40与电容分压器11和测量电阻12连接，用于接收电容分压器11测量得到的输出电压值和测量电阻12测量得到的输出电流值，根据该输出电流值和输出电压值生成上述输出电压的波形。在本技术实施例中，利用冲击电压发生器10在第二棒电极22与第一棒电极21之间的放电空间内模拟雷击放电，并利用光谱仪30采集该放电空间内的光谱。而后，通过ICCD相机34每隔一定的时间间隔拍摄该光谱，并对拍摄得到的光谱进行记录和分析，得到Hα信息和Hβ谱线的强度等信息，根据得到的信息计算，算出流注、先导及末跃转换过程的电子温度。因此，与现有技术中通过放电特性试验获得的流注、先导及末跃转换过程的电子温度的精度相比，应用本技术提供的长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统所得到的电子温度数值精度较高，能够提高长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理研究的深入程度，最终提高电力系统的防雷能力。可以理解的是，在获得ICCD相机34拍摄的光谱之后，可使用人工或计算机对这些光谱进行分析计算，以获得流注、先导及末跃转换过程的电子温度。为了提高测量效率，在本实施例中，上述测量系统还包括分析装置50，该分析装置50可为计算机或工作站等设备，与ICCD相机34相连。在该分析装置50内预先写入计算机程序，在该计算机程序的控制下，分析装置50从ICCD相机34获取其记录的光谱，根据该光谱得到Hα信息和Hβ谱线的强度等信息，并根据预设的公式算出流注、先导及末跃转换过程的电子温度。与人工对ICCD相机34拍摄的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，用于长空气间隙雷击放电过程，其特征在于，所述测量系统包括：冲击电压发生器，其具有输入端和输出端，用于产生模拟雷击放电的输出电压，其中，所述输入端接地；电容分压器，其与所述冲击电压发生器并联，用于测量所述冲击电压发生器的输出电压值；测量电阻，其与所述冲击电压发生器的输出端连接，用于测量所述冲击电压发生器的输出电流值；第一棒电极和位于所述第一棒电极上方的第二棒电极，所述第二棒电极与所述第一棒电极相距5m，所述第二棒电极与所述测量电阻连接，所述第一棒电极接地；光谱仪，其镜头指向所述第二棒电极和所述第一棒电极之间，用于采集所述第二棒电极和所述第一棒电极之间的放电现象的光谱，所述光谱仪能够通过升降移动改变所述镜头指向所述第二棒电极和所述第一棒电极之间的位置；ICCD相机，其装设在所述光谱仪上，用于每隔一定时间拍摄并记录所述光谱仪采集到的光谱；以及示波器，其分别与所述电容分压器和所述测量电阻连接，用于根据所述输出电压值和所述输出电流值，生成并显示所述冲击电压发生器输出的电压波形和电流波形。

【技术特征摘要】
1.一种长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统，用于长空气间隙雷击放电过程，其特征在于，所述测量系统包括：冲击电压发生器，其具有输入端和输出端，用于产生模拟雷击放电的输出电压，其中，所述输入端接地；电容分压器，其与所述冲击电压发生器并联，用于测量所述冲击电压发生器的输出电压值；测量电阻，其与所述冲击电压发生器的输出端连接，用于测量所述冲击电压发生器的输出电流值；第一棒电极和位于所述第一棒电极上方的第二棒电极，所述第二棒电极与所述第一棒电极相距5m，所述第二棒电极与所述测量电阻连接，所述第一棒电极接地；光谱仪，其镜头指向所述第二棒电极和所述第一棒电极之间，用于采集所述第二棒电极和所述第一棒电极之间的放电现象的光谱，所述光谱仪能够通过升降移动改变所述镜头指向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，贾磊，胡上茂，蔡汉生，施健，张义，韩永霞，阮耀萱，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44