[發明專利]一種通過光學方法記錄和診斷開關擊穿的方法及系統

在審

• 申請號: 201811634211.5
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109521342A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 鄧云坤;李佶龍;王科;彭晶;馬儀;趙虎;李興文;張博雅
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/327
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請實施例示出一種通過光學方法記錄和診斷開關擊穿的方法及系統。可以拍攝不同延時情況下的開關特性，更為直觀地記錄了等離子體圖像，便于分析不同時刻時開關的觸發過程。對特定延時的光學診斷可以用來推測和記錄開關觸通的時刻，用以推斷開關的抖動和延時特性，與電信號數據形成互補，能更全面地分析開關的工作特性和工作狀態。在針對故障開關時可以分析故障開關的故障工作狀態，推測其故障區域以及故障原因。

技術領域

本發明涉及光學診斷等離子體技術領域，特別是一種通過光學方法記錄和診斷開關擊穿的方法及系統。

背景技術

開關技術是脈沖功率技術的關鍵技術之一，直接決定著脈沖功率系統性能的好壞。目前常見的有氣體火花開關、真空開關、磁開關、固態開關等均廣泛運用于脈沖功率技術。以較為常見的三電極開關為例，其具有工作可控、閉合時間段、抖動和延時都很小等優點，在國內外得到了廣泛的研究和運用。其一般在受到一個觸通信號后能接通電路，人們往往關心其工作系數、可開斷的最高電壓、抖動延時及穩定性。現在常用的檢測觸發開光工作特性的方法是測量開關的觸發電壓信號和觸通電流信號，并計算兩者的時間差來計算單次的延時，通過多次實驗得到的大量延時數據來判斷開關的工作特性和穩定性。

然而三電極觸發開關仍然存在著一些弊端。對于故障的開關往往需要拆卸后，才能進行觀察和診斷，無法實時了解開關工作時的情況，在極端條件下甚至無法對故障開關進行有效診斷，且診斷手段過于單一，特定情況下電信號會受到較大干擾，導致無法準確讀出波形的上升沿與下降沿，無法計算出可靠的延時時間，不利于做出準確判斷。電觸發的方式也有可能在觸發器或觸發電纜發生故障時無法順利進行，或者導致漏電危險，受觸發電壓限制其工作系數往往較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過光學方法記錄和診斷開關擊穿的方法及系統，以解現有技術示出的方案存在的技術問題。

本申請實施例示出一種通過光學方法記錄和診斷開關擊穿的方法，所述記錄和診斷開關擊穿的方法包括：

通過納秒激光器發射激光，引導所述激光進入光纖；

所述激光經過所述光纖后，觸通激光觸發開關；

當所述激光觸發開關觸通時，等離子體產生的光通過光學觀察窗口傳播；

拍攝所述等離子體的圖像；

搭建氣路，控制所述氣路的運行，記錄所述氣路運行時的氣壓數據；

搭建電路，控制所述電路的運行，記錄所述電路運行時的觸發電壓，電極電壓，觸發波形的電信號數據；

根據所述氣壓數據以及所述電信號數據，推測所述激光觸發開關的工作穩定性，工作狀態，工作特性。

可選擇的，所述引導所述激光進入光纖的步驟包括：通過激光耦合透鏡使所述激光的焦點略前置于所述光纖的入口，使得所述激光完整地進入光纖。

可選擇的，所述激光經過所述光纖后，觸通激光觸發開關的步驟包括：選擇多個合適焦距的凸透鏡設置合適的距離，將所述光纖的光纖頭固定于所述激光觸發開關的激光觸發通道的頂端，所述激光經過所述光纖后，通過所述激光觸發通道，再通過多個設置為合適距離的凸透鏡，聚焦擊中所述激光觸發開關的高壓電極上，形成觸通。

可選擇的，所述聚焦擊中所述激光觸發開關的高壓電極上，形成觸通的步驟包括：所述激光通過所述激光觸發通道的多個凸透鏡后，被聚焦至高壓電極表面，產生等離子體，所述等離子體觸通激光觸發開關。

可選擇的，所述拍攝所述等離子體的圖像包括：通過皮秒激光器，反射鏡，擴束鏡，以及，分光鏡搭建干涉光路；所述皮秒激光器發出的激光通過兩個凸透鏡和光學衰減片，到達電荷耦合器件相機，拍攝干涉光路；通過分光鏡搭建等離子體拍攝光路；通過增強電荷耦合器件相機拍攝等離子體圖像。