【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及过电压保护，尤其涉及一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置。
技术介绍
1、雷击是导致输电线路闪络的关键因素之一，雷击闪络形成接地通道会引起系统短路故障，进而导致继电保护装置动作，使得线路跳闸，由于外间隙避雷器具有快速响应的特点，可以迅速抑制雷电作用，避免雷击对电力系统造成的损害，因此，在雷电活动强烈或降低杆塔接地电阻困难的线段，使用外串间隙避雷器可以有效降低线路雷击跳闸事故率，并解决配网线路雷击问题。
2、然而，目前对于外串间隙避雷器冲击闪络过程的观测手段尚不完善，针对外串间隙避雷器冲击闪络实验研究主要集中在预防冲击闪络方面，缺乏对装置结构参数和整个冲击闪络过程包括流注过程的观测与分析，使得闪络发生时流注过程的观测变得困难，而由于自然环境复杂，存在包括环境光强的变化等复杂因素，使得使用高速摄像机直接拍摄难以实现对流注过程的准确观测，同时，户外绝缘子复杂的自然环境也为观测带来了不便。
3、因此，避雷器外串联空气间隙冲击闪络电弧温度纹影观测研究对绝缘子结构参数优化、降低绝缘子冲击闪络、保障输电安全具有重要的意义，能够为今后外串间隙避雷器装置向更高电压等级的研制提供重要的参考依据。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，解决的技术问题是，现有的外串间隙避雷器冲击闪络过程观测装置缺乏对装置结构参数和整个冲击闪络过程包括流注过程的观测与分析，难以实现对流注过程的准确观测。
2、
3、所述冲击电压发生装置，用于将其产生的测试电压施加在测试外串联空气间隙避雷器上，形成扰动流场；
4、所述数据处理器，用于获取所述led列阵光源透过所述定位点和所述可调聚焦镜组在所述高速ccd成像仪上产生的位移量，根据所述位移量计算得到光线偏折角，根据所述光线偏折角计算得到折射率，并根据所述折射率，利用热力学方程和理想气体状态方程定量重构温度场，通过温度场推算出电弧的状态形状分布，确定绝缘闪络发生过程，得到电弧温度纹影图像。
5、在进一步的实施方案中，所述led列阵光源、所述高透幕布、所述可调聚焦镜组和所述高速ccd成像仪顺序设置且共轴排列于所述高速纹影观测盒内部；
6、所述led列阵光源输出的光线经过所述高透幕布的定位点穿过扰动流场到所述可调聚焦镜组，形成平行光，所述可调聚焦镜组将所述平行光投射至所述高速ccd成像仪成像，以通过所述高速ccd成像仪测量所述定位点在所述高速ccd成像仪上相对于定位点原始成像位置产生的位移量；其中，所述定位点原始成像位置为所述定位点在无扰动流场干扰情况下，投射到所述高速ccd成像仪上的成像位置。
7、在进一步的实施方案中，所述折射率的计算公式为：
8、
9、式中，n(y)表示观测区域内定位点的折射率；π表示圆周率；α(y)表示观测区域内定位点的光线偏折角；y表示距离观测区域中心的最小距离；r表示观测区域的最大半径；n0表示室温下的空气折射率；r表示观测区域放电通道的半径。
10、在进一步的实施方案中，所述高速纹影观测盒还包括光线校准器和调节支撑柱；光线校准器的两端分别连接所述光源模块和所述成像模块，所述光源模块和所述成像模块位于所述调节支撑柱的上方；
11、所述光线校准器，用于对所述光源模块和所述成像模块进行同轴度校准；
12、所述调节支撑柱，用于根据光线校准器输出的校准参数，调节所述光源模块和所述成像模块的高度。
13、在进一步的实施方案中，高速纹影观测盒的外壳采用不锈钢板；
14、所述高速纹影观测盒的尺寸为0.7×0.6×0.6m。
15、在进一步的实施方案中，所述高透幕布采用亚克力板；
16、所述高透幕布的板面为黑色，所述高透幕布上的若干定位点为透明定位点，以使所述led列阵光源输出的光线透过所述定位点到所述可调聚焦镜组；
17、所述高透幕布的尺寸为0.6×0.5×0.002m，所述定位点的预设直径为0.6mm。
18、在进一步的实施方案中，所述测试电压为网侧1000kv空气间隙的测试电压，所述测试电压采用波前时间为1000μs的操作冲击电压。
19、在进一步的实施方案中，所述可调聚焦镜组的透镜口径为150mm，焦距为260mm。
20、在进一步的实施方案中，所述led列阵光源为准单色光源，所述led列阵光源用于输出中心波长532nm的绿光。
21、在进一步的实施方案中，所述高速ccd成像仪通过信号线分别与所述数据处理器和同步触发器连接；
22、所述同步触发器与数字存储示波器的输出通道连接，所述数字存储示波器的输入通道分别与电容分压器和穿芯式电流互感器相连接。
23、本专利技术提供了一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，所述装置通过冲击电压发生装置产生测试电压，并施加在测试外串联空气间隙避雷器上，形成扰动流场；通过高速纹影观测盒分析在有扰动流场和无扰动流场干扰情况下的定位点位移，来确定穿过扰动流场的光线偏折，并利用光线偏折重构温度场，进而推算出电弧状态，观测绝缘闪络发生过程。与现有技术相比，本专利技术提出的温度纹影观测装置考虑到外串间隙避雷器所处的自然环境复杂多变，闪络发生时的流注过程不易观测，而且由于环境光强不稳定，使用高速摄像机直接拍摄也难以实现对流注过程的准确观测的问题，利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理来观测空气间隙闪络电弧的过程，通过对光线偏折进行流场内部折射率变化分析，定量重构温度场，通过温度场推算出电弧的状态形状分布，从而观测绝缘闪络发生的过程，能够克服在观测外串间隙避雷器时遇到的难点，实现对空气间隙闪络电弧流注过程的实时精准观测，并且具有简单易行、抗环境光线强度干扰能力强、模拟试验安全性好和模拟试验结果的准确度和可靠性高等优点。
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1.一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：包括空气间隙冲击闪络电弧试验平台和高速纹影观测盒；所述空气间隙冲击闪络电弧试验平台包括冲击电压发生装置；所述高速纹影观测盒包括光源模块、成像模块和数据处理器，所述光源模块和所述成像模块分别设置在测试外串联空气间隙避雷器形成的扰动流场的相对两侧，所述光源模块包括LED列阵光源、高透幕布和设置在所述高透幕布上具有预设直径的若干定位点，所述成像模块包括高速CCD成像仪和可调聚焦镜组；
2.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述LED列阵光源、所述高透幕布、所述可调聚焦镜组和所述高速CCD成像仪顺序设置且共轴排列于所述高速纹影观测盒内部；
3.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于，所述折射率的计算公式为：
4.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述高速纹影观测盒还包括光线校准器和调节支撑柱；光线校准器的两端分别连接所述光源模块和所述成像模块
5.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：高速纹影观测盒的外壳采用不锈钢板；
6.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述高透幕布采用亚克力板；
7.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述测试电压为网侧1000kV空气间隙的测试电压，所述测试电压采用波前时间为1000μs的操作冲击电压。
8.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述可调聚焦镜组的透镜口径为150mm，焦距为260mm。
9.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述LED列阵光源为准单色光源，所述LED列阵光源用于输出中心波长532nm的绿光。
10.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述高速CCD成像仪通过信号线分别与所述数据处理器和同步触发器连接；
...【技术特征摘要】
1.一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：包括空气间隙冲击闪络电弧试验平台和高速纹影观测盒；所述空气间隙冲击闪络电弧试验平台包括冲击电压发生装置；所述高速纹影观测盒包括光源模块、成像模块和数据处理器，所述光源模块和所述成像模块分别设置在测试外串联空气间隙避雷器形成的扰动流场的相对两侧，所述光源模块包括led列阵光源、高透幕布和设置在所述高透幕布上具有预设直径的若干定位点，所述成像模块包括高速ccd成像仪和可调聚焦镜组；
2.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述led列阵光源、所述高透幕布、所述可调聚焦镜组和所述高速ccd成像仪顺序设置且共轴排列于所述高速纹影观测盒内部；
3.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于，所述折射率的计算公式为：
4.如权利要求1所述的一种线路避雷器外串联空气间隙闪络电弧温度纹影观测装置，其特征在于：所述高速纹影观测盒还包括光线校准器和调节支撑柱；光线校准器的两端分别连接所述光源模块和所述成像模块，所述光源模块和所述成像...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷明，朱利锋，高磊，李特，姜凯华，张超，宋立龙，朱飞飞，叶吉超，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司丽水供电公司，
类型：发明
国别省市：
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