一种雷电流峰值估算方法及装置制造方法及图纸

本申请公开一种雷电流峰值估算方法及装置，其中，所述方法在对雷电流峰值进行估算的过程中，根据各个地球曲率影响因子参数确定了地球曲率的影响因子；根据土壤电导率的影响因子和地球曲率的影响因子，确定土壤电导率和地球曲率的衰减因子；根据垂直雷电电磁场强度和衰减因子，确定受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数；最后根据强度距离函数估算出雷电流峰值。也就是说，本申请提供的雷电流峰值估算方法考虑了地球曲率对雷电电磁场产生的影响，有效地解决了现有的雷电流峰值估算方法未考虑地球曲率导致的估算结果不准确的问题，提高了雷电流峰值估算方法结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种雷电流峰值估算方法及装置
本申请涉及雷电探测
，特别涉及一种雷电流峰值估算方法及装置。
技术介绍
雷电是一种常见的自然放电现象，在全球范围内，每秒会发生上百次的雷电。雷电在发生时会释放出强大的雷电流，并由雷电流产生向四周传播的雷电电磁场。在传播范围内的金属部件、电子元器件和电气装置等设备均会受到雷电电磁场的干扰而失效或损坏。衡量雷电电磁场造成的设备失效或损坏程度的主要参量是雷电流峰值。因此，对雷电流峰值进行估算变得非常有必要。现有的雷电流峰值估算方法通常为：首先，利用交叉环磁天线探测雷电流产生的雷电电磁场大小；其次，利用基于二维平坦面的雷电电磁场沿地表面的传播规律，获得雷电流峰值与雷电电磁场峰值之间的关系；最后，利用雷电流峰值与雷电电磁场峰值之间的关系，估算得出雷电流峰值。但是，专利技术人在本申请的研究过程中发现，现有的雷电流峰值估算方法在估算过程中，利用基于二维平坦面的雷电电磁场沿地表面的传播规律，获得雷电流峰值与雷电电磁场峰值之间的关系。也就是说，该方法将地球表面作为二维平坦面进行计算，而实际的地球表面为球面，不同位置的地球曲率往往有差别。特别的，当雷电电磁场的传播距离超过200公里时，地球曲率会对雷电电磁场产生较大的影响。因此，现有的雷电流峰值估算方法忽略了地球曲率产生的影响，从而导致该方法得到的雷电流峰值误差较大。
技术实现思路
本申请提供一种雷电流峰值估算方法及装置，以解决现有的雷电流峰值估算方法未考虑地球曲率导致的估算结果不准确的问题。第一方面，本申请公开一种雷电流峰值估算方法，包括：获取雷电电磁场产生的电磁波的角频率以及地表面的等效表面阻抗，并根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，其中，所述传播距离为雷电电磁场产生的闪电通道与观测点之间的距离；获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子；根据所述土壤电导率的影响因子和所述地球曲率的影响因子，确定土壤电导率和地球曲率的衰减因子；获取在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，并根据所述垂直雷电电磁场强度和所述衰减因子，确定受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数，其中，所述理想情况为地球曲率无穷大、以及土壤电导率无穷大的情况；根据所述强度距离函数，确定雷电电磁场强度的地波峰值，获取与所述地波峰值对应的雷电流值，将与所述地波峰值对应的雷电流值作为雷电流峰值，其中，所述地波峰值为在强度距离函数中出现的雷电电磁场强度峰值。结合第一方面，在一种实现方式中，所述根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，包括：根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率影响因子参数，其中，所述土壤电导率影响因子参数的计算公式为：p＝-jωdΔ2/(2c)；p为土壤电导率影响因子参数，j为复数单位，ω为雷电电磁场产生的电磁波的角频率，d为传播距离，Δ为地表面的等效表面阻抗，c为光速；根据所述土壤电导率影响因子参数，确定土壤电导率的影响因子；其中，所述土壤电导率的影响因子计算公式为：Wσ为土壤电导率的影响因子，j为复数单位，p为土壤电导率影响因子参数，exp为指数函数，erfc为误差方程。结合第一方面，在一种实现方式中，所述获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子，包括：获取第二地球曲率影响因子参数，并根据所述第二地球曲率影响因子参数确定第一地球曲率影响因子参数，其中，所述第二地球曲率影响因子参数为：υs＝s-3/4-0.00795/(s-3/4)；υs为第二地球曲率影响因子参数，s为自然数；所述第一地球曲率影响因子参数为：ts＝e-jπ/3(3πυs/2)2/3；ts为第一地球曲率影响因子参数，e为自然指数，j为复数单位，υs为第二地球曲率影响因子参数；获取第三地球曲率影响因子参数，并根据所述第一地球曲率影响因子参数和所述第三地球曲率影响因子参数，确定地球曲率的影响因子；其中，所述第三地球曲率影响因子参数的计算公式为：x＝(k0R/2)1/3(d/R)；x为第三地球曲率影响因子参数，k0为常数，R为地球半径，d为传播距离；所述地球曲率的影响因子计算公式为：Wp为地球曲率的影响因子，e为自然指数，j为复数单位，ts为第一地球曲率影响因子参数，x为第三地球曲率影响因子参数，s为自然数。结合第一方面，在一种实现方式中，所述土壤电导率和地球曲率的衰减因子的计算公式为：W＝WσWρ；其中，W为土壤电导率和地球曲率的衰减因子，Wσ为土壤电导率的影响因子，Wp为地球曲率的影响因子，σ为土壤电导率，ρ为地球曲率。结合第一方面，在一种实现方式中，所述受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数计算公式为：E＝E0W；其中，E为强度距离函数，E0为在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，W为土壤电导率和地球曲率的衰减因子。第二方面，本申请公开一种雷电流峰值估算装置，包括：土壤电导率影响因子确定模块，用于获取雷电电磁场产生的电磁波的角频率以及地表面的等效表面阻抗，并根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，其中，所述传播距离为雷电电磁场产生的闪电通道与观测点之间的距离；地球曲率影响因子确定模块，用于获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子；衰减因子确定模块，用于根据所述土壤电导率的影响因子和所述地球曲率的影响因子，确定土壤电导率和地球曲率的衰减因子；强度距离函数确定模块，用于获取在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，并根据所述垂直雷电电磁场强度和所述衰减因子，确定受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数，其中，所述理想情况为地球曲率无穷大、以及土壤电导率无穷大的情况；雷电流峰值估算模块，用于根据所述强度距离函数，确定雷电电磁场强度的地波峰值，获取与所述地波峰值对应的雷电流值，将与所述地波峰值对应的雷电流值作为雷电流峰值，其中，所述地波峰值为在强度距离函数中出现的雷电电磁场强度峰值。结合第二方面，在一种实现方式中，所述土壤电导率影响因子确定模块，包括：土壤电导率影响因子参数确定单元，用于根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率影响因子参数，其中，所述土壤电导率影响因子参数的计算公式为：p＝-jωdΔ2/(2c)；p为土壤电导率影响因子参数，j为复数单位，ω为雷电电磁场产生的电磁波的角频率，d为传播距离，Δ为地表面的等效表面阻抗，c为光速；土壤电导率影响因子确定单元，用于根据所述土壤电导率影响因子参数，确定土壤电导率的影响因子；其中，所述土壤电导率的影响因子计算公式为：Wσ为土壤电导率的影响因子，j为复数单位，p为土壤电导率影响因子参数，exp为指数函数，erfc为误差方程。结合第二方面，在一种实现方式中，所述地球曲率影响因子确定模块，包括：第一地球曲率影响因子参数确定单元，用于获取第二地球曲率影响因子参数，并根据所述第二地球曲率影响因子参数确定第一地球曲率影响因子参数，其中，所述第二地球曲率影响因子参数为：υs＝s-3/4-0.00795/(s-3/4)；υs为第二地球曲率影响因子参数，s为自然数；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷电流峰值估算方法，其特征在于，包括：获取雷电电磁场产生的电磁波的角频率以及地表面的等效表面阻抗，并根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，其中，所述传播距离为雷电电磁场产生的闪电通道与观测点之间的距离；获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子；根据所述土壤电导率的影响因子和所述地球曲率的影响因子，确定土壤电导率和地球曲率的衰减因子；获取在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，并根据所述垂直雷电电磁场强度和所述衰减因子，确定受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数，其中，所述理想情况为地球曲率无穷大、以及土壤电导率无穷大的情况；根据所述强度距离函数，确定雷电电磁场强度的地波峰值，获取与所述地波峰值对应的雷电流值，将与所述地波峰值对应的雷电流值作为雷电流峰值，其中，所述地波峰值为在强度距离函数中出现的雷电电磁场强度峰值。

【技术特征摘要】
1.一种雷电流峰值估算方法，其特征在于，包括：获取雷电电磁场产生的电磁波的角频率以及地表面的等效表面阻抗，并根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，其中，所述传播距离为雷电电磁场产生的闪电通道与观测点之间的距离；获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子；根据所述土壤电导率的影响因子和所述地球曲率的影响因子，确定土壤电导率和地球曲率的衰减因子；获取在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，并根据所述垂直雷电电磁场强度和所述衰减因子，确定受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数，其中，所述理想情况为地球曲率无穷大、以及土壤电导率无穷大的情况；根据所述强度距离函数，确定雷电电磁场强度的地波峰值，获取与所述地波峰值对应的雷电流值，将与所述地波峰值对应的雷电流值作为雷电流峰值，其中，所述地波峰值为在强度距离函数中出现的雷电电磁场强度峰值。2.根据权利要求1所述的雷电流峰值估算方法，其特征在于，所述根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率的影响因子，包括：根据传播距离、所述角频率和所述等效表面阻抗确定土壤电导率影响因子参数，其中，所述土壤电导率影响因子参数的计算公式为：p＝-jωdΔ2/(2c)；p为土壤电导率影响因子参数，j为复数单位，ω为雷电电磁场产生的电磁波的角频率，d为传播距离，Δ为地表面的等效表面阻抗，c为光速；根据所述土壤电导率影响因子参数，确定土壤电导率的影响因子；其中，所述土壤电导率的影响因子计算公式为：Wσ为土壤电导率的影响因子，j为复数单位，p为土壤电导率影响因子参数，exp为指数函数，erfc为误差方程。3.根据权利要求1所述的雷电流峰值估算方法，其特征在于，所述获取各个地球曲率影响因子参数，并根据所述各个地球曲率影响因子参数确定地球曲率的影响因子，包括：获取第二地球曲率影响因子参数，并根据所述第二地球曲率影响因子参数确定第一地球曲率影响因子参数，其中，所述第二地球曲率影响因子参数为：υs＝s-3/4-0.00795/(s-3/4)；υs为第二地球曲率影响因子参数，s为自然数；所述第一地球曲率影响因子参数为：ts＝e-jπ/3(3πυs/2)2/3；ts为第一地球曲率影响因子参数，e为自然指数，j为复数单位，υs为第二地球曲率影响因子参数；获取第三地球曲率影响因子参数，并根据所述第一地球曲率影响因子参数和所述第三地球曲率影响因子参数，确定地球曲率的影响因子；其中，所述第三地球曲率影响因子参数的计算公式为：x＝(k0R/2)1/3(d/R)；x为第三地球曲率影响因子参数，k0为常数，R为地球半径，d为传播距离；所述地球曲率的影响因子计算公式为：Wp为地球曲率的影响因子，e为自然指数，j为复数单位，ts为第一地球曲率影响因子参数，x为第三地球曲率影响因子参数，s为自然数。4.根据权利要求1所述的雷电流峰值估算方法，其特征在于，所述土壤电导率和地球曲率的衰减因子的计算公式为：W＝WσWρ；其中，W为土壤电导率和地球曲率的衰减因子，Wσ为土壤电导率的影响因子，Wp为地球曲率的影响因子，σ为土壤电导率，ρ为地球曲率。5.根据权利要求1所述的雷电流峰值估算方法，其特征在于，所述受到地球曲率影响的雷电电磁场强度与传播距离之间的强度距离函数计算公式为：E＝E0W；其中，E为强度距离函数，E0为在理想情况下的垂直雷电电磁场强度，W为土壤电导率和地球曲率的衰减因子。6.一种雷电流峰值估算装置，其特征在于，包括：土壤电导率影响因子确定模块，用于获取雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翔，李建刚，肖冬，王磊，邓飞，张其林，王金虎，李祥超，吴进成，宋庆，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司昆明供电局，
类型：发明
国别省市：云南,53