[發明專利]一種空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法

有效

• 申請號: 201910757980.2
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110542677B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 韓永霞;鄭文博;楊杰;張埡琦;高毓群;劉剛;張福增;王國利;王婷婷;廖一帆
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G01N21/67
• 分類號: G01N21/67;G01R31/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法，通過設置光柵光譜儀的觸發時延及其像增強探測器的增益，并對各種信號傳輸時間延遲進行校正，可以得到精確且分辨率高的標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜的時空分布。本發明提供的標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法用于電力系統防雷設計的研究。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，具體涉及一種空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法。

背景技術

雷電是輸電線路跳閘的主要原因之一，因此研究空氣間隙在雷電沖擊下的放電物理機理、防護措施和數值模擬方法是電力系統防雷的研究重點和難點。

現有技術中，在空氣間隙放電發射光譜觀測方面，主要通過光纖探頭和光纖光譜儀獲取空氣間隙擊穿后放電通道的發射光譜。但受限于光纖光譜儀的曝光時間、拍攝速度、光纖探頭放置要求：第一，空氣間隙放電發射光譜至少是經過μs級曝光所得到的，相對于標準雷電沖擊電壓的脈沖周期并非是瞬時，無法得到空氣間隙放電各個發展階段的發射光譜；第二，由于長空氣間隙在標準雷電沖擊下的放電通道路徑具有隨機性，難以在空氣間隙附近有效放置光纖探頭；第三，光纖光譜儀不能對發射光譜的強度進行線性增益，若用于獲取電暈起始和流注發展階段的發射光譜，其強度和分辨率可能不太理想。因此在現有觀測技術和方法下所得到的標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜時空分布在精確度和分辨率方面嚴重不足，使標準雷電沖擊下空氣間隙放電物理機理的深入研究受限，進而導致無法在電力系統中設置合理的防護措施，阻礙了電力系統的防雷水平的提高。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供一種在標準雷電沖擊下的空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法，用于獲得更精確、分辨率更高的標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜的時空分布，推進空氣間隙在標準雷電沖擊下放電物理機理研究的深入程度，最終促進電力系統防雷水平的提高。

本發明采用如下技術方案：

一種空氣間隙放電發射光譜時空分布的觀測方法，包括如下步驟:

S1測定標準雷電沖擊下空氣間隙放電的50％擊穿放電電壓U_50％；

S2在空氣間隙兩端施加標準雷電沖擊電壓,所施加電壓的幅值為kU_50％；

S3對于固定沖擊電壓幅值，重復進行放電，設置觸發時延，使用光柵光譜儀拍攝完整清晰的空氣間隙放電通道圖像，然后根據圖像中放電通道的位置，調整光柵光譜儀的位置和拍攝焦距，使空氣間隙放電通道位于圖像的正中央位置，且光柵光譜儀的狹縫寬度盡可能小；

S4拍攝0～1000nm的空氣間隙放電通道全波段發射光譜圖，選取并記錄其中波峰明顯的譜線所對應的中心波長值；

S5在一個電壓脈沖周期內，設置觸發時延為最小值，設置光柵光譜儀拍攝的中心波長，從電壓脈沖的波頭開始，獲得步驟S4中選取的中心波長值所對應的空氣間隙放電發射光譜圖，得到無增益情況下的時空分布；

S6若得到的空氣間隙放電發射光譜圖的強度不足，則梯級增大光柵光譜儀的像增強探測器的增益倍數，直至拍攝到強度足夠的發射光譜或像增強探測器的增益倍數達到上限為止，然后進入步驟S7；

若得到的空氣間隙放電發射光譜圖的強度足夠，則直接進入S7；

S7將強度足夠的發射光譜圖，按照脈沖電壓在一個周期內時刻位置排序，得到標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜時空分布；

S8將S7得到的標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜時空分布進行傳輸延遲的校正，得到標準雷電沖擊下空氣間隙放電發射光譜時空分布。

所述S3中，每次拍攝空氣間隙放電發射光譜的曝光時間設置為3ns，像增強探測器的增益倍數為1。