一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法，系统包括电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，电流测量装置的电流测量电阻串接在Marx冲击电压发生器与放电球之间，在Marx冲击电压发生器旁设置有VHF天线，VHF天线接收Marx冲击电压发生器球隙击穿升压所产生的VHF信号通过示波器的触发器输出同步信号，同步电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的观测记录。本发明专利技术通过设置VHF天线采集放电长空气间隙被击穿放电前Marx冲击电压发生器球隙击穿产生的VHF信号，将此信号作为同步启动基准信号，从而提升对长空气间隙放电流注

A multi physical quantity synchronous observation system and method for long air gap discharge

【技术实现步骤摘要】
一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法


[0001]本专利技术属于高电压测试
，涉及一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法，更具体的是涉及长空气间隙放电流注
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先导转化多物理量同步观测系统与方法。

技术介绍

[0002]在电力系统外绝缘
中，长空气间隙放电机理研究是电力系统高电压工程外绝缘设计和雷电屏蔽性能分析的基础，而其中流注
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先导转化是造成空气间隙放电特性与间隙尺度关系呈非线性的主要原因，申请人认为，就目前现实的情况而言，由于对长空气间隙放电机理特别是其中流注
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先导转化过程认识的不充分，有可能会制约电力系统外绝缘
的发展。申请人在研究过程中发现，若想要提升对长空气间隙放电中流注
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先导转化物理过程的认识，需要依赖不断完善的长空气间隙放电中流注
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先导转化过程中特征属性和关键物理参数的观测手段。由于长空气间隙放电流注
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先导转化过程中存在众多复杂的物理问题，其中包含转化过程中流注茎热力学行为的观测，带电粒子浓度时空分布，空间电场、电流暂态变化过程等，其中涉及到多个关键物理量同步测量的问题。需通过不同的手法以及手段进行收集处理。据申请人了解，现有的长空气间隙放电中流注
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先导转化过程观测多集中于关注单个物理量观测手段性能的提升，虽然基于现代的电学测量技术、光学观测技术以及光电传输技术，聚焦于单个物理量的观测手段以及取得了长足的进步；为此，公开号CN 102608503 A公开了“一种长空气间隙放电高精度同步观测方法及系统”，虽然该系统采用多种不同的设备实现对于不同物理量的采集，但是对于同步启动信号采用的是在高速触发器接收冲击电压发生器产生的冲击电压波，输出其他设备能够识别的触发信号；而冲击电压波形信号是由放电电压测量装置输出的，因而可以确认冲击电压波形信号的产生表示长空气间隙已被击穿，因此，此时的启动信号已经被延时，其后所采集的数据显然未能包括击穿的全过程，显然，此种启动方式存在同步启动信号误差的问题，进而会造成分析结果的误差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法，通过设置VHF（特高频）天线采集放电长空气间隙被击穿放电产生冲击电压波形前放电球产生的VHF信号，将此信号作为同步启动基准信号，从而提升对长空气间隙放电流注
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先导转化物理过程信号采集的准确性、真实性和客观性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统，包括电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，电流测量装置的电流测量电阻串接在Marx冲击电压发生器与放电球之间，电场测量装置的电场测量传感器设置在放电球的放电长空气间隙之中，纹影观测装置的ICCD高速相机透过纹影获取装置设置在放电长空气间隙侧旁，其中，在Marx冲击电压发生器旁设置有VHF天线，VHF天线输出连接一个示波器，VHF天线接收Marx冲击电压发生器球
隙击穿升压所产生的VHF信号，示波器的触发器输出连接一个多通道数字延时触发器，多通道数字延时触发器的多个触发通道分别连接电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，示波器的触发器输出根据接收的VHF信号发出同步信号，同步电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的观测记录。
[0005]方案进一步是：电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置分别连接计算机用以存储同步观测记录信号。
[0006]方案进一步是：所述电流测量装置用于测量长空气放电间隙中高电位电极上的流注
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先导转化电流波形，包括高电位采集模块和低电位接收模块，所述电流测量电阻连接一个同轴电阻衰减器，同轴电阻衰减器通过同轴电缆连接高电位采集模块，高电位采集模块连接低电位接收模块，其中的电流测量电阻是多电阻并联形成的无感采样电阻。
[0007]方案进一步是：所述高电位采集模块与低电位接收模块之间通过光电转换电路经光纤电缆以光电隔离传输方式连接。
[0008]方案进一步是：所述电场测量传感器是光电集成传感器，电场测量装置通过光纤电缆以光电隔离传输方式接收电场测量传感器的场强波形信号。
[0009]方案进一步是：所述纹影获取装置包括可调拓展光源、主透镜、可调刀口和成像物镜，主透镜分为第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜分别设置在放电长空气间隙相对两侧，可调拓展光源发出的光透过第一透镜穿过放电长空气间隙到第二透镜，第二透镜后面顺序设置所述可调刀口和所述成像物镜，可调刀口用以调节透光的多少，ICCD高速相机设置在成像物镜后面用以获取纹影光学图像。
[0010]一种基于所述长空气间隙放电多物理量同步观测系统的同步观测方法，Marx冲击电压发生器通过多级球隙击穿升压达到放电球长空气间隙放电击穿电压，其中，所述方法包括确定同步启动信号和启动电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的同步观测记录，其中：所述确定同步启动信号是：获取Marx冲击电压发生器球隙击穿时刻产生的VHF信号，用VHF信号触发示波器的触发器发出同步启动信号；所述启动电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的同步观测记录是：将同步启动信号在电场测量装置对长空气间隙的场强测量过程中作为初始记录时刻建立观测坐标，然后延时确定电流测量装置电流测量观测时刻，并以电流测量观测时刻同步启动纹影观测装置的ICCD高速相机对纹影获取装置的图像拍照，进而完成长空气间隙放电过程的电流、电场和纹影光学图像统一在一个坐标系中的同步比对观测。
[0011]方案进一步是：所述延时时间由场强出现最高点时刻确定。
[0012]方案进一步是：由于所述VHF信号包括多级球隙击穿产生间断连续的多级VHF信号，因此，所述方法进一步包括调整发出同步启动信号时刻的步骤，包括：输入Marx冲击电压发生器球隙击穿的总级数，输入所要获取VHF信号的级数；当获取VHF信号为所输入级数出现的时刻，用此时刻的VHF信号触发示波器的触发器发出同步启动信号。
[0013]方案进一步是：所述纹影获取装置包括可调拓展光源、主透镜、可调刀口和成像物镜，主透镜分为第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜分别设置在放电长空气间隙相对两侧，可调拓展光源发出的光透过第一透镜穿过放电长空气间隙到第二透镜，第二透镜后面顺序设置所述可调刀口和所述成像物镜，可调刀口用以调节透光的多少，ICCD高速相
机设置在成像物镜后面用以获取纹影光学图像。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过设置VHF（特高频）天线采集放电长空气间隙被击穿放电前Marx冲击电压发生器球隙击穿产生的VHF信号，将此信号作为同步启动基准信号，从而提升对长空气间隙放电流注
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先导转化物理过程信号采集的准确性。
[0015]通过本专利技术提出的系统及方法能够实现长空气间隙放电流注
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先导转化过程中任一时刻下流注茎温度与热力学半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统，包括电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，电流测量装置的电流测量电阻串接在Marx冲击电压发生器与放电球之间，电场测量装置的电场测量传感器设置在放电球的放电长空气间隙之中，纹影观测装置的ICCD高速相机透过纹影获取装置设置在放电长空气间隙侧旁，其特征在于，在Marx冲击电压发生器旁设置有VHF天线，VHF天线输出连接一个示波器，VHF天线接收Marx冲击电压发生器球隙击穿升压所产生的VHF信号，示波器的触发器输出连接一个多通道数字延时触发器，多通道数字延时触发器的多个触发通道分别连接电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，示波器的触发器输出根据接收的VHF信号发出同步信号，同步电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的观测记录。2.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置分别连接计算机用以存储同步观测记录信号。3.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述电流测量装置用于测量长空气放电间隙中高电位电极上的流注
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先导转化电流波形，包括高电位采集模块和低电位接收模块，所述电流测量电阻连接一个同轴电阻衰减器，同轴电阻衰减器通过同轴电缆连接高电位采集模块，高电位采集模块连接低电位接收模块，其中的电流测量电阻是多电阻并联形成的无感采样电阻。4.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述高电位采集模块与低电位接收模块之间通过光电转换电路经光纤电缆以光电隔离传输方式连接。5.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述电场测量传感器是光电集成传感器，电场测量装置通过光纤电缆以光电隔离传输方式接收电场测量传感器的场强波形信号。6.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述纹影获取装置包括可调拓展光源、主透镜、可调刀口和成像物镜，主透镜分为第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜分别设置在放电长空气间隙相对两侧，可调拓展光源发出的光透过第一透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：程登峰，傅中，夏令志，刘宇舜，时卫东，黄盛鑫，傅虞霏，王浩钊，秦金飞，程洋，向念文，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：