[发明专利]一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法

说明书

本发明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‑先导转化物理过程信号采集的准确性。

技术领域

本发明属于高电压测试技术领域，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-先导转化多物理量同步观测系统与方法。

背景技术

在电力系统外绝缘技术领域中，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-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-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技术领域的发展。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-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-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-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-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。

发明内容

本发明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-先导转化物理过程信号采集的准确性、真实性和客观性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

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。

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。