CN110361639A - 适用于长空气放电观测的同步装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于长空气放电观测的同步装置，包括：示波器、电光转换模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、电流测量模块和高速摄影仪；所述示波器测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号，记录触发电信号的发送时间；所述电光转换模块接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；所述第一光电转换模块和第二光电转换模块接收所述触发光信号，并将上述触发光信号转换为触发电信号，然后分别触发所述电流测量模块和所述高速摄影仪。本发明公开的适用于长空气放电的同步检测装置能够实现长空气放电的电压、电流和图像的高精度同步测量，简化了试验布置，节约了试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及长空气放电试验技术领域，尤其涉及一种适用于长空气放电的同步观测。
背景技术
随着电网电压等级的提高与大范围电网的互联，给电网安全稳定运行提出了更高的要求。空气间隙是电网的主要外绝缘形式，绝缘距离的选择直接影响特高压输电线路的安全性能和工程造价。为了提高输电线路的技术经济性，需要全面掌握长空气间隙的放电特性。观测放电过程的电压、电流和图像，是研究长空气间隙放电特性和机理的基础。电压、电流和图像分别用不同设备进行测量，分析试验数据时首先需要对各参量进行同步，因此试验过程中需要选择合适的同步策略。
现有长空气放电试验，多采用数字脉冲发生器同时产生多个脉冲，然后分别对示波器、电流测量设备和高速摄影仪进行触发，从而实现各测量物理量的同步。
本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：高精度的数字脉冲发生器价格昂贵，而且长空气间隙放电电磁干扰较强，存在损坏数字脉冲发生器的风险。同时，使用数字脉冲发生器使得试验布置和接线更加繁琐，增加了试验过程中出现故障的概率。
发明内容
本发明实施例提供一种适用于长空气放电观测的同步装置，能够实现长空气放电的电压、电流和图像的高精度同步测量，简化了试验布置，节约了试验成本。
本发明实施例提一供一种适用于长空气放电的同步装置，包括：示波器、电光转换模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、电流测量模块和高速摄影仪；
所述示波器分别与所述电光转换模块、电流测量模块和高速摄影仪连接，所述电光转换模块分别与所述第一光电转换模块和第二光电转换模块连接，所述第一光电转换模块与所述电流测量模块连接，所述第二光电转换模块与所述高速摄影仪连接；
所述示波器用于根据预设的触发电平输出触发电信号；
所述电光转换模块用于接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块用于接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块用于在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和电流波形；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；
所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电图像，并存储所述触发电信号和图像曝光脉冲序列。
作为上述方案的改进，包括：所述示波器测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号，记录所述待测电压波形；
将所述待测电压到达预设的触发电平的时间与所述待测电压的起始时间的时间差记录为第一延时时间，将所述触发电信号的发送时间与所述待测电压到达预设的触发电平的时间的时间差记录为第二延时时间；
所述电光转换模块接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块测量待测电流，并在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和待测电流波形；
所述电流测量模块接收脉冲的时间记录为第一触发时间；将所述触发电信号的发送时间与所述第一触发时间的时间差作为第三延时时间；将所述待测电流的起始时间与所述第一触发时间的时间差作为第四延时时间；
将所述待测电压的起始时刻作为零时刻，通过如下公式计算所述待测电流的起始时间：
待测电流的起始时间＝第一延时时间+第二延时时间+第三延时时间-第四延时时间
将所述待测电流的起始时间对应的时刻作为所述待测电流的起始时刻；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电图像，并存储触发脉冲和曝光脉冲序列；
将所述高速摄影仪接收到所述触发电信号时，所述高速摄影仪正在记录的图像作为起始图像。
作为上述方案的改进，还包括：将高速摄影仪存储的触发脉冲的时间记录为第二触发时间；将所述触发电信号的发送时间与所述第二触发时间的时间差作为第五延时时间；
将所述高速摄影仪接收到所述触发电信号的时刻与所述起始图像完成曝光的时刻之间的时长作为第六延时时间；
通过如下公式计算所述高速摄影仪的起始拍摄时间：
起始拍摄时间＝第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间
将所述待测电压的起始时刻作为零时刻，则所述高速摄影仪的起始拍摄时间对应的时刻作为起始拍摄时刻。
作为上述方案的改进，所述高速摄影仪第n张图像对应的时刻为：第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间+n*ti；
其中，ti为每张图像的拍摄时间，即拍摄速度的倒数。
本发明实施例二提供一种适用于长空气放电的同步装置，包括：示波器、电光转换模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、电流测量模块和高速摄影仪；所述示波器与所述电光转换模块连接，所述电光转换模块分别与所述第一光电转换模块和第二光电转换模块连接，所述第一光电转换模块与所述电流测量模块连接，所述第二光电转换模块与所述高速摄影仪连接；
所述示波器用于测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号并记录所述待测电压的波形；
所述电光转换模块接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块测量待测电流，并在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和所述待测电流波形；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；
所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电过程的图像，并存储高速摄影仪触发脉冲和图像曝光脉冲序列；
根据如本发明实施例一所述的适用于长空气放电观测的同步装置计算所述待测电压、待测电流、存储放电过程的图像、高速摄影仪触发脉冲和高速摄影仪拍摄脉冲序列的起始时刻。
本发明实施例提供的一种适用于长空气放电观测的同步装置与现有技术相比，具有如下有益效果：
采用示波器进行同步触发的方法，对各个节点的延时时间进行监控，以待测电压为零时刻，实现了放电的电压、电流和图像的高精度同步测量，并在同步测量的情况下，简化了试验布置，节约了试验成本；避免了损坏数字脉冲发生器的风险，同时避免了使用数字脉冲发生器使得试验布置和接线更加繁琐而增加试验过程中出现故障的概率的问题。
附图说明
图1是是本发明实施例提供一种适用于长空气放电观测的同步装置的结构示意图
图2是本发明实施例提供的一种适用于长空气放电观测的同步装置的触发序列图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种适用于长空气放电的同步检测装置的结构示意图，包括：示波器10、电光转换模块20、第一光电转换模块30、第二光电转换模块40、电流测量模块50和高速摄影仪60；
示波器10分别与电光转换模块20、电流测量模块50和高速摄影仪60连接，电光转换模块20分别与第一光电转换模块30和第二光电转换模块40连接，第一光电转换模块30与电流测量模块50连接，第二光电转换模块40与高速摄影仪60连接；
示波器10用于根据预设的触发电平输出触发电信号；
电光转换模块20用于接收示波器10输出的触发电信号，并将触发电信号转换为触发光信号；
第一光电转换模块30用于接收触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至电流测量模块50；
电流测量模块50用于在接收到触发电信号后，存储触发电信号和电流波形；
第二光电转换模块40接收示波器10输出的触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至高速摄影仪60；
高速摄影仪60接收到触发电信号后，记录放电图像，并存储触发电信号和图像曝光脉冲序列。
进一步地，包括：示波器10测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号，记录待测电压波形；
将待测电压到达预设的触发电平的时间与待测电压的起始时间的时间差记录为第一延时时间，将触发电信号的发送时间与待测电压到达预设的触发电平的时间的时间差记录为第二延时时间；
电光转换模块20接收示波器10输出的触发电信号，并将触发电信号转换为触发光信号；
第一光电转换模块30接收触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至电流测量模块50；
电流测量模块50测量待测电流，并在接收到触发电信号后，存储触发电信号和待测电流波形；
电流测量模块50接收脉冲的时间记录为第一触发时间；将触发电信号的发送时间与第一触发时间的时间差作为第三延时时间；将待测电流的起始时间与第一触发时间的时间差作为第四延时时间；
将待测电压的起始时刻作为零时刻，通过如下公式计算待测电流的起始时间：
待测电流的起始时间＝第一延时时间+第二延时时间+第三延时时间-第四延时时间
将待测电流的起始时间对应的时刻作为待测电流的起始时刻；
第二光电转换模块40接收示波器10输出的触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至高速摄影仪60；高速摄影仪60接收到触发电信号后，记录放电图像，并存储触发脉冲和曝光脉冲序列；
将高速摄影仪60接收到触发电信号时，高速摄影仪60正在记录的图像作为起始图像。
进一步地，还包括：将高速摄影仪60存储的触发脉冲的时间记录为第二触发时间；将触发电信号的发送时间与第二触发时间的时间差作为第五延时时间；
将高速摄影仪60接收到触发电信号的时刻与起始图像完成曝光的时刻之间的时长作为第六延时时间；
通过如下公式计算高速摄影仪60的起始拍摄时间：
起始拍摄时间＝第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间
将待测电压的起始时刻作为零时刻，则高速摄影仪60的起始拍摄时间对应的时刻作为起始拍摄时刻。
进一步地，高速摄影仪60第n张图像对应的时刻为：第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间+n*ti；
其中，ti为每张图像的拍摄时间，即拍摄速度的倒数。
本发明实施例二提供一种适用于长空气放电的同步装置，包括：示波器10、电光转换模块20、第一光电转换模块30、第二光电转换模块40、电流测量模块50和高速摄影仪60；示波器10与电光转换模块20连接，电光转换模块20分别与第一光电转换模块30和第二光电转换模块40连接，第一光电转换模块30与电流测量模块50连接，第二光电转换模块40与高速摄影仪60连接；
示波器10用于测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号并记录待测电压的波形；
电光转换模块20接收示波器10输出的触发电信号，并将触发电信号转换为触发光信号；
第一光电转换模块30接收触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至电流测量模块50；
电流测量模块50测量待测电流，并在接收到触发电信号后，存储触发电信号和待测电流波形；
第二光电转换模块40接收示波器10输出的触发光信号，将触发光信号转换回触发电信号，并发送至高速摄影仪60；
高速摄影仪60接收到触发电信号后，记录放电过程的图像，并存储高速摄影仪60触发脉冲和图像曝光脉冲序列；
根据如本发明实施例一的适用于长空气放电观测的同步装置计算待测电压、待测电流、存储放电过程的图像、高速摄影仪60触发脉冲和高速摄影仪60拍摄脉冲序列的起始时刻。
参见图2，是本发明实施例提供的一种适用于长空气放电观测的同步装置的触发序列图。图中，第一延时时间、第二延时时间、第三延时时间、第四延时时间、第五延时时间、第六延时时间分别为：△t1、△t2、△t3、△t4、△t5、△t6。触发脉冲为电流测量模块50和高速摄影仪60接收到的触发电信号的脉冲。te为所高速摄影仪60曝光时间。
根据各个延时时间计算待测电流的起始时刻和高速摄影仪60的起始拍摄时间，并以待测电压的起始时刻为零时刻，由此实现电压、电流和拍摄图像的同步测量和计算。
由于延时时间的存在，若以装置外的某一时间为检测的参考时间，则各时刻下的电压、电流和图像，并不真正为同一时刻电压、电流和图像。本发明实施例提供的一种适用于长空气放电观测的同步装置能够通过示波器10输出的脉冲触发电流测量模块50和高速摄影仪60，通过考虑信号传输时延，从而得到真正同一时刻下的电压、电流和图像检测结果，避免了时间差造成的检测误差。本发明实施例提供的一种适用于长空气放电观测的同步装置与现有技术相比，具有如下有益效果：
采用示波器进行同步触发的方法，对各个节点的延时时间进行监控，以待测电压为零时刻，实现了放电的电压、电流和图像的高精度同步测量，并在同步测量的情况下，简化了试验布置，节约了试验成本；避免了损坏数字脉冲发生器的风险，同时避免了使用数字脉冲发生器使得试验布置和接线更加繁琐而增加试验过程中出现故障的概率的问题。
需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种适用于长空气放电观测的同步装置，其特征在于，包括：示波器、电光转换模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、电流测量模块和高速摄影仪；
所述示波器分别与所述电光转换模块、电流测量模块和高速摄影仪连接，所述电光转换模块分别与所述第一光电转换模块和第二光电转换模块连接，所述第一光电转换模块与所述电流测量模块连接，所述第二光电转换模块与所述高速摄影仪连接；
所述示波器用于根据预设的触发电平输出触发电信号；
所述电光转换模块用于接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块用于接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块用于在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和电流波形；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；
所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电图像，并存储所述触发电信号和图像曝光脉冲序列。
2.如权利要求1所述的适用于长空气放电观测的同步装置，其特征在于，包括：
所述示波器测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号，记录所述待测电压波形；
将所述待测电压到达预设的触发电平的时间与所述待测电压的起始时间的时间差记录为第一延时时间，将所述触发电信号的发送时间与所述待测电压到达预设的触发电平的时间的时间差记录为第二延时时间；
所述电光转换模块接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块测量待测电流，并在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和待测电流波形；
所述电流测量模块接收脉冲的时间记录为第一触发时间；将所述触发电信号的发送时间与所述第一触发时间的时间差作为第三延时时间；将所述待测电流的起始时间与所述第一触发时间的时间差作为第四延时时间；
将所述待测电压的起始时刻作为零时刻，通过如下公式计算所述待测电流的起始时间：
待测电流的起始时间＝第一延时时间+第二延时时间+第三延时时间-第四延时时间
将所述待测电流的起始时间对应的时刻作为所述待测电流的起始时刻；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电图像，并存储触发脉冲和曝光脉冲序列；
将所述高速摄影仪接收到所述触发电信号时，所述高速摄影仪正在记录的图像作为起始图像。
3.如权利要求2所述的一种适用于长空气放电观测的同步装置，其特征在于，还包括：将高速摄影仪存储的触发脉冲的时间记录为第二触发时间；将所述触发电信号的发送时间与所述第二触发时间的时间差作为第五延时时间；
将所述高速摄影仪接收到所述触发电信号的时刻与所述起始图像完成曝光的时刻之间的时长作为第六延时时间；
通过如下公式计算所述高速摄影仪的起始拍摄时间：
起始拍摄时间＝第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间将所述待测电压的起始时刻作为零时刻，则所述高速摄影仪的起始拍摄时间对应的时刻作为起始拍摄时刻。
4.如权利要求3所述的一种适用于长空气放电观测的同步装置，其特征在于，所述高速摄影仪第n张图像对应的时刻为：第一延时时间+第二延时时间+第五延时时间+第六延时时间+n*ti；
其中，ti为每张图像的拍摄时间，即拍摄速度的倒数。
5.一种适用于长空气放电观测的同步装置，其特征在于，包括：示波器、电光转换模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、电流测量模块和高速摄影仪；所述示波器与所述电光转换模块连接，所述电光转换模块分别与所述第一光电转换模块和第二光电转换模块连接，所述第一光电转换模块与所述电流测量模块连接，所述第二光电转换模块与所述高速摄影仪连接；
所述示波器用于测量待测电压，根据预设的触发电平输出触发电信号并记录所述待测电压的波形；
所述电光转换模块接收所述示波器输出的所述触发电信号，并将所述触发电信号转换为触发光信号；
所述第一光电转换模块接收所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述电流测量模块；
所述电流测量模块测量待测电流，并在接收到所述触发电信号后，存储所述触发电信号和所述待测电流波形；
所述第二光电转换模块接收所述示波器输出的所述触发光信号，将所述触发光信号转换回所述触发电信号，并发送至所述高速摄影仪；
所述高速摄影仪接收到所述触发电信号后，记录放电过程的图像，并存储高速摄影仪触发脉冲和图像曝光脉冲序列；
根据如权利要求2～4任意一项所述的适用于长空气放电观测的同步装置计算所述待测电压、待测电流、存储放电过程的图像、高速摄影仪触发脉冲和高速摄影仪拍摄脉冲序列的起始时刻。
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