一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，包括一套高频天线、高速示波器和长间隙放电先导发展速度计算方法。本发明专利技术提出采用一定的天线布置形式，通过多个天线同时检测长间隙放电的辐射电磁脉冲时间，通过信号到达不同天线的时间差算法定位先导头部位置，进而计算出长间隙放电的先导发展速度。本发明专利技术可以有效提高放电先导发展速度的测量精度，分辨率达0.1ns级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法。
技术介绍
长间隙(大于50cm)放电的持续时间很短(1～10μs)。放电先导的发展速度很快，目前使用高速摄像仪捕捉长间隙放电先导发展的光学过程，虽然最大时间分辨率可达1μs，但仍然难以精确测量放电先导的发展过程和速度。目前随着特高压输电的发展，长间隙放电的观测和机理研究凸显重要的实用价值，迫切需要更高经度的放电参数测量方法。本专利技术提出的电磁波检测方法具有0.1ns级时间分辨率，可有效提高放电先导发展速度的测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对上述问题，提供一种基于辐射电磁波的长间隙放电先导发展速度测量方法，提高测量精度。本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：本专利技术针对上述问题，提供一种基于辐射电磁波的长间隙放电先导发展速度测量方法，该方法能测量长间隙放电的先导发展速度，提高测量精度。本专利技术提供的技术方案是：一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，其特性在于，包括以下步骤：步骤1，将一套高频天线和高速示波器布置在待测量的电极附近，具体是将至少两个测量天线布置在远离电极的地方，位于长间隙放电的远场范围，天线参数一致，计划方向与放电通道方向相同；步骤2，由高速示波器得到两信号的时间差Δt，具体方法是：示波器通道数大于天线数量，带宽与天线带宽匹配，采样率不低于5GHz，阻抗为50Ω，两天线采集到由于放电先导辐射的电磁波到达两天线的时间不同造成的波形相同、时间具有微小差别的两信号步骤3，计算长间隙放电先导发展速度。在上述的基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，所述步骤3中定义高压电极到地面高度为H，定义放电通道为直线，并垂直于地面，t时刻放电先导长度为l，先导头部到天线A的距离为a，到天线B的距离为b，电磁波传播速度为光速c，天线A的高度为Ha，天线B的高度为Ha，放电通道到两天线的地面距离为D，a=(H-l-Ha)2+D2,b=(H-l-Hb)2+D2,]]>ta＝t+a/c，tb＝t+b/c，Δt＝ta-tb＝(a-b)/c，根据以上公式，已知两天线信号时间差为Δt，可求得先导长度l，则先导发展速度为Δl/Δt。在上述的基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，所述步骤1中，仅需要测量先导的一维发展速度时，采用两个垂直布置的喇叭天线，天线高度和间距与放电通道保持一致，两喇叭口位于同一平面，天线及其馈线阻抗参数一致。本专利技术具有如下优点：本专利技术提供的基于辐射电磁波的长间隙放电先导发展速度测量方法可以有效提高放电先导发展速度的测量精度，分辨率达0.1ns级。附图说明图1是本专利技术涉及的试验布置示意图。图2是本专利技术实施例中长间隙放电辐射电磁波波形示意图。图3是专利技术实施例中长间隙放电先导发展速度计算原理图。具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细的描述。参见图1，本专利技术的试验布置要求测量天线远离电极，位于长间隙放电的远场范围，天线参数一致，极化方向与放电通道方向相同，示波器通道数应大于等于天线数量，带宽与天线带宽匹配，采样率不低于5GHz。当仅需测量先导的一维发展速度时，可采用两个垂直布置的喇叭天线(如图1中的A1、A2)，天线高度和间距与放电通道基本保持一致，两喇叭口位于同一平面，天线及其馈线参数一致，示波器通道输入阻抗为50Ω。参见图2，本专利技术在使用过程中，两天线采集到波形相同、时间具有微小差别的两信号，主要由放电先导辐射的电磁波到达两天线的时间不同造成。这一时间差随着先导的发展而改变，通过平面几何算法可求取不同时间对应的先导头部位置，进而得到先导一维发展速度。参见图3，本专利技术在计算过程中，已知高压电极到地面高度为H，假设放电通道为直线，并垂直于地面；t时刻放电先导长度为l；先导头部到天线A的距离为a，到天线B的距离为b，电磁波传播速度为光速c；天线A的高度为Ha，天线B的高度为Ha，放电通道到两天线的地面距离为D；a=(H-l-Ha)2+D2]]>b=(H-l-Hb)2+D2]]>ta＝t+a/ctb＝t+b/cΔt＝ta-tb＝(a-b)/c根据以上公式，已知两天线信号时间差为Δt，可求得先导长度l，则先导发展速度为Δl/Δt。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，其特性在于，包括以下步骤：步骤1，将一套高频天线和高速示波器布置在待测量的电极附近，具体是将至少两个测量天线布置在远离电极的地方，位于长间隙放电的远场范围，天线参数一致，计划方向与放电通道方向相同；步骤2，由高速示波器得到两信号的时间差Δt，具体方法是：示波器通道数大于天线数量，带宽与天线带宽匹配，采样率不低于5GHz，阻抗为50Ω，两天线采集到由于放电先导辐射的电磁波到达两天线的时间不同造成的波形相同、时间具有微小差别的两信号步骤3，计算长间隙放电先导发展速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，其特性在于，包括以下步骤：步骤1，将一套高频天线和高速示波器布置在待测量的电极附近，具体是将至少两个测量天线布置在远离电极的地方，位于长间隙放电的远场范围，天线参数一致，计划方向与放电通道方向相同；步骤2，由高速示波器得到两信号的时间差Δt，具体方法是：示波器通道数大于天线数量，带宽与天线带宽匹配，采样率不低于5GHz，阻抗为50Ω，两天线采集到由于放电先导辐射的电磁波到达两天线的时间不同造成的波形相同、时间具有微小差别的两信号步骤3，计算长间隙放电先导发展速度。2.根据权利要求1所述的基于辐射电磁波检测的长间隙放电先导发展速度测量方法，其特征在于：所述步骤3中定义高压电极到地面高度为H，定义放电通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涵，夏学智，周文俊，喻剑辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42