CN107782445A - 雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 - Google Patents
雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107782445A CN107782445A CN201711207670.0A CN201711207670A CN107782445A CN 107782445 A CN107782445 A CN 107782445A CN 201711207670 A CN201711207670 A CN 201711207670A CN 107782445 A CN107782445 A CN 107782445A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thunder
- discharge
- transient response
- air gap
- large air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 16
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims description 7
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011155 quantitative monitoring Methods 0.000 abstract 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013102 re-test Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000000528 statistical test Methods 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
Abstract
本发明涉及雷电探测技术，具体涉及雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，所述标定方法利用冲击电压放电系统充电击穿长间隙针电极的暂态放电过程模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电活动放电过程，标定雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度，通过调整长间隙放电的间隙长度及传感器探测距离、方位角、仰角四种变量来模拟雷电放电活动的时空随机性，系统地标定雷声监测传感器的暂态响应幅度，为自然雷电声音的监测提供依据。该方法提出通过实验室的长间隙放电模拟雷电高电压、长物理尺寸放电过程，用于雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度标定，为雷声监测传感器的定量监测提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于雷电探测技术领域，尤其涉及雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法。
背景技术
雷电放电过程伴随的大电流、强电磁辐射、高温和冲击波等物理效应对人类活动构成极大的安全威胁。雷电活动的瞬时性和随机性，增加了雷电事故分析和雷电防护的难度。监测雷电过程伴随的声、光、电磁等间接信号并用于雷电定位或反演雷电事件的直接参量，对于区域性的雷电活动的物理过程研究及雷击事件的评估分析具有至关重要的意义。雷电活动产生的声音信号相较于光学信号具有不易受云层遮挡的特点，探测雷电声音的传感器在雷电物理研究中具有广泛的用途。
雷电活动产生的雷声信号由高电压、长物理尺寸特征的暂态放电过程激发冲击波并在空气介质中传播形成。目前为止，已有的研究成果中所用雷电声音监测传感器主要为市面标准化产品，产品参数资料只给出了稳态环境下测试数据，不能用于评估传感器的雷电声音监测质量。对于同一冲击放电声源，不同型号的传感器响应的暂态声压波形参数存在较大差异。目前缺乏针对雷声监测传感器的暂态响应幅度标定方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用冲击电压放电系统充电击穿长间隙针电极的暂态放电过程来模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电活动放电过程，标定雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度的方法。
为实现上述目的本发明采用的技术方案是：雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，所述标定方法利用冲击电压放电系统充电击穿长间隙针电极的暂态放电过程模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电活动放电过程，标定雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度；包括以下步骤：
步骤1、冲击电压放电间隙长度响应标定，调整冲击电压放电间隙长度，测试雷声监测传感器对不同长度放电声源的暂态响应标定；
步骤2、冲击电压放电距离衰减响应标定，调整探测距离，测试雷声监测传感器在不同距离下的暂态响应标定；
步骤3、冲击电压放电方位角响应标定，在等距、等仰角条件下调整探测方位角，测试雷声监测传感器在不同方位角下的暂态响应标定；
步骤4、冲击电压放电仰角响应标定，在等距、等方位角条件下调整探测仰角，测试雷声监测传感器在不同仰角下对冲击电压放电声的暂态响应标定；
步骤5、得到雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线。
在上述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法中，所述长间隙放电声源为冲击电压放电系统调试出的1.2/50μs标准冲击电压放电声源。
在上述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法中，所述放电间隙长度响应标定为0.2～10m范围间隙长度下的暂态响应标定。
在上述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法中，所述距离衰减响应标定为雷声监测传感器在1～20m范围布置距离下的暂态响应标定。
在上述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法中，所述方位角响应标定为雷声监测传感器在0°～360°范围方位角下的暂态响应标定。
在上述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法中，所述仰角响应标定为雷声监测传感器在-90°～90°范围仰角下的暂态响应标定。
本发明的有益效果：(1)通过高压实验室的长间隙放电过程模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电放电过程，声源模拟贴近长间隙雷击放电过程。
(2)标定方法综合测试了雷电监测声音传感器暂态响应幅度随放电声源间隙长度及传感器探测距离、方位角、仰角的变化情况。
(3)标定方法填补了雷电监测声音传感器在模拟条件下标定测试的技术空白，标定所得雷电监测声音传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线对于雷电声音监测具有重要的参考价值。
附图说明
图1为本发明一个实施例长间隙放电声源暂态响应幅度标定流程图；
图2为本发明一个实施例长间隙放电测试中雷电监测声音传感器布置示意图；
图3为本发明一个实施例雷电监测声音传感器暂态响应幅度随距离变化的标定曲线；
其中，1-长间隙放电声源、2-环绕阵列、3-直线阵列、4-传感器布置点、5-竖直仰角调试范围、6-长间隙放电间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
自然雷电为具有长物理尺寸、高电压及强电磁辐射特征的暂态放电过程。雷电活动的发生具有时空随机性，因此雷电活动伴随产生的雷声信号可能从不同距离及方位传播至雷电监测系统。
雷声监测传感器在强电磁辐射环境下对长物理尺寸、高电压放电暂态过程的优良响应能力是开展雷电监测工作的重要保障，标定雷声监测传感器的暂态响应幅度则是开展雷电声音监测工作的重要前提。
本实施例的标定方法,利用冲击电压放电系统充电击穿长间隙针电极的暂态放电过程来模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电活动放电过程，标定雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度。通过调整长间隙放电的间隙长度及传感器探测距离、方位角、仰角四种变量来模拟雷电放电活动的时空随机性，系统地标定雷声监测传感器的暂态响应幅度，为自然雷电声音的监测提供依据。
具体的技术方案如下：
1、冲击电压放电间隙长度响应标定，调整冲击电压放电间隙长度，测试雷电监测声音传感器对不同长度放电声源的暂态响应标定；
2、冲击电压放电距离衰减响应标定，调整探测距离，测试雷电监测声音传感器在不同距离下的暂态响应标定；
3、冲击电压放电方位角响应标定，在等距、等仰角条件下调整探测方位角，测试雷电监测声音传感器在不同方位角下的暂态响应标定；
4、冲击电压放电仰角响应标定，在等距、等方位角条件下调整探测仰角，测试雷电监测声音传感器在不同仰角下对冲击电压放电声的暂态响应标定。
5、得到雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线。
具体实施时：
一、暂态响应幅度标定流程；
标定流程如图1所示，放电声源部分，利用冲击电压放电系统调试出长间隙放电的冲击电压波形，人工定量调节放电间隙长度以进行放电间隙长度的响应标定；传感器布置部分，调整雷声监测传感器的探测距离以进行距离衰减响应标定，调整雷电监测声音传感器的探测方位角以进行方位角响应标定，调整雷电监测声音传感器的探测仰角以进行仰角响应标定。每种测试工况下重复试验不少于5次，记录每次长间隙放电的雷电监测声音传感器暂态响应幅度，统计测试平均值结果并绘制雷电监测声音传感器在不同变量下的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线。
二、长间隙放电声源的实现方法；
如图2所示，长间隙放电声源1，具体为利用冲击电压放电系统调试RL参数调制出1.2/50μs标准波形的冲击电压长间隙声源；人工定量调节放电针状正负电极距离，调试出0.2～10m范围内的长间隙放电间隙。
三、雷声监测传感器布置方式的具体说明
图2中虚线标示的直线阵列3、环绕阵列2及竖直仰角调试范围5分别为距离衰减响应标定、方位角响应标定及仰角响应标定测试实验中雷声监测传感器的布置示例。雷声监测传感器可以布置在虚线范围内的任意一点进行测试，如图2中的传感器布置点4。测试过程中，优先考虑以相等的距离间隔、方位角间隔及仰角间隔改变传感器布置点以方便绘制标定曲线图。
而且，距离衰减响应标定中，雷电监测声音传感器标定距离范围包括1～20m范围；方位角响应标定中，雷电监测声音传感器标定方位角包括0～360°范围；仰角响应标定中，雷电监测声音传感器标定仰角包括-90～90°范围。
四、绘制暂态响应幅度标定曲线的具体说明
对重复测试的暂态响应幅度求取平均值及标准差，数据标准差小于1％则视为有效数据。统计有效测试平均值结果并绘制雷声监测传感器在不同变量下的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线。如图3所示，为1m长度冲击电压放电间隙、0°方位角、0°仰角工况下，雷声监测传感器暂态响应正峰幅值随距离变化的标定曲线图，曲线拟合公式为：y＝7.269x-0.621。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述标定方法利用冲击电压放电系统充电击穿长间隙针电极的暂态放电过程模拟长物理尺寸、高电压及强电磁辐射的自然雷电活动放电过程，标定雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度；包括以下步骤：
步骤1、冲击电压放电间隙长度响应标定，调整冲击电压放电间隙长度，测试雷声监测传感器对不同长度放电声源的暂态响应标定；
步骤2、冲击电压放电距离衰减响应标定，调整探测距离，测试雷声监测传感器在不同距离下的暂态响应标定；
步骤3、冲击电压放电方位角响应标定，在等距、等仰角条件下调整探测方位角，测试雷声监测传感器在不同方位角下的暂态响应标定；
步骤4、冲击电压放电仰角响应标定，在等距、等方位角条件下调整探测仰角，测试雷声监测传感器在不同仰角下对冲击电压放电声的暂态响应标定；
步骤5、得到雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅度标定曲线。
2.如权利要求1所述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述长间隙放电声源为冲击电压放电系统调试出的1.2/50μs标准冲击电压放电声源。
3.如权利要求1所述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述放电间隙长度响应标定为0.2～10m范围间隙长度下的暂态响应标定。
4.如权利要求1所述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述距离衰减响应标定为雷声监测传感器在1～20m范围布置距离下的暂态响应标定。
5.如权利要求1所述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述方位角响应标定为雷声监测传感器在0°～360°范围方位角下的暂态响应标定。
6.如权利要求1所述的雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法，其特征是，所述仰角响应标定为雷声监测传感器在-90°～90°范围仰角下的暂态响应标定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711207670.0A CN107782445B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711207670.0A CN107782445B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107782445A true CN107782445A (zh) | 2018-03-09 |
| CN107782445B CN107782445B (zh) | 2019-10-25 |
Family
ID=61430853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711207670.0A Active CN107782445B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107782445B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108020718A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-11 | 武汉大学 | 雷声传感器的冲击大电流点声源暂态波形响应标定方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102306392A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 雷电的声光采样与模拟方法 |
| CN103217659A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-24 | 清华大学 | 特快速暂态过电压测量系统的标定方法与标定装置 |
| CN103473387A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-12-25 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种计算e型避雷器暂态应力的方法 |
| CN103487636A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | Cvt暂态过电压传感器 |
| CN204422659U (zh) * | 2015-02-03 | 2015-06-24 | 国网上海市电力公司 | 一种变电站接地网冲击接地阻抗和响应自动测试诊断设备 |
| CN204964641U (zh) * | 2015-07-31 | 2016-01-13 | 国网上海市电力公司 | 一种10kV配电杆塔接地冲击响应曲线测试装置 |
| WO2016098644A1 (ja) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | 電力機器の部分放電判定方法、部分放電判定装置、部分放電判定システム、これらを用いて部分放電判定された電力機器、および部分放電判定方法を含む電力機器の製造方法 |
| CN105954697A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 华北电力大学 | 一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置 |
| CN106199354A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-07 | 国网浙江省电力公司金华供电公司 | 绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法 |
| CN106679799A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-17 | 陕西师范大学 | 一种雷声信号发生系统及雷声信号模拟方法 |
-
2017
- 2017-11-27 CN CN201711207670.0A patent/CN107782445B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102306392A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 雷电的声光采样与模拟方法 |
| CN103217659A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-24 | 清华大学 | 特快速暂态过电压测量系统的标定方法与标定装置 |
| CN103473387A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-12-25 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种计算e型避雷器暂态应力的方法 |
| CN103487636A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | Cvt暂态过电压传感器 |
| WO2016098644A1 (ja) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | 電力機器の部分放電判定方法、部分放電判定装置、部分放電判定システム、これらを用いて部分放電判定された電力機器、および部分放電判定方法を含む電力機器の製造方法 |
| CN204422659U (zh) * | 2015-02-03 | 2015-06-24 | 国网上海市电力公司 | 一种变电站接地网冲击接地阻抗和响应自动测试诊断设备 |
| CN204964641U (zh) * | 2015-07-31 | 2016-01-13 | 国网上海市电力公司 | 一种10kV配电杆塔接地冲击响应曲线测试装置 |
| CN105954697A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 华北电力大学 | 一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置 |
| CN106199354A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-07 | 国网浙江省电力公司金华供电公司 | 绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法 |
| CN106679799A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-17 | 陕西师范大学 | 一种雷声信号发生系统及雷声信号模拟方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 张海燕等: "长间隙中操作冲击电场测量的研究", 《高压电器》 * |
| 张海燕等: "长间隙中雷电冲击电场测量的研究", 《高电压技术》 * |
| 蒋兴良等: "棒-板长空气间隙在低气压下雷电冲击特性及电压校正", 《中国电机工程学报》 * |
| 钟连宏等: "环-地空气间除在操作冲击电压下的放电特性", 《高电压技术》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108020718A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-11 | 武汉大学 | 雷声传感器的冲击大电流点声源暂态波形响应标定方法 |
| CN108020718B (zh) * | 2017-11-27 | 2019-11-08 | 武汉大学 | 雷声传感器的冲击大电流点声源暂态波形响应标定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107782445B (zh) | 2019-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Model, design, and testing of field mill sensors for measuring electric fields under high-voltage direct-current power lines | |
| Qi et al. | Surface discharge initiated by immobilized metallic particles attached to gas insulated substation insulators: process and features | |
| CN101509952A (zh) | 可变结构的气体绝缘组合电器局部放电实验装置及其方法 | |
| CN102944763A (zh) | 一种介质材料内部电荷及电场分布原位测试系统及方法 | |
| Li et al. | The correlation between audible noise and corona current in time domain caused by single positive corona source on the conductor | |
| CN203037774U (zh) | 一种应用在变压器及电抗器上的噪声源定位装置 | |
| CN103954888A (zh) | 一种悬浮放电试验模型悬浮放电检测定位装置及方法 | |
| CN106569038A (zh) | 输电线路杆塔冲击接地电阻测试方法 | |
| Ayrault et al. | Characteristics of a spark discharge as an adjustable acoustic source for scale model measurements | |
| CN102590647A (zh) | 一种电晕笼内的高压直流输电线路可听噪声测量方法 | |
| CN107782445B (zh) | 雷声监测传感器的长间隙放电声源暂态响应幅值标定方法 | |
| CN102680560A (zh) | 绝缘子rtv涂层老化的判断方法 | |
| CN104597333A (zh) | 基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法 | |
| CN104035007A (zh) | 一种高压电气设备短空气间隙击穿预警的方法 | |
| CN102650686A (zh) | 一种电力用窄带非接触式超声局放测试仪器技术参数测评方法 | |
| Ji et al. | Influence of tip corona of free particle on PD patterns in GIS | |
| CN109188092A (zh) | 一种不同温度下土壤动态电阻特性试验方法 | |
| Ji et al. | Partial discharge occurrence induced by crack defect on GIS insulator operated at 1100 kV | |
| Altamimi et al. | Corona discharges under various types of electrodes | |
| CN204203408U (zh) | 变电站缺陷设备快速检测装置 | |
| CN109188091B (zh) | 一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法 | |
| CN104166043A (zh) | 一种无感脉冲电流检测装置 | |
| CN103678773A (zh) | 球间隙放电电压检测方法 | |
| CN108020718B (zh) | 雷声传感器的冲击大电流点声源暂态波形响应标定方法 | |
| CN103760590A (zh) | 纳秒脉冲气体放电下逃逸电子束流测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |