一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法及装置与流程

1.本发明涉及气体绝缘与放电技术领域，具体而言，涉及一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法及装置。


背景技术：

2.现阶段，电网充分利用具有天然且庞大的风电市场，在高海拔地区加快构建新型电力系统。然而，随着海拔高度的增加，空气密度降低导致电力设备外绝缘性能降低，正极性长空气间隙放电是输变电系统外绝缘设计基础，流注-先导转化过程是长空气间隙放电的重要节点。
3.目前已有的长空气间隙放电流注-先导转化系统分析方法认为流注茎形态始终不变，缺乏能够计算热膨胀效应的方法。另一方面，虽然国内外学者对流注通道形态变化逐渐关注，但热膨胀效应对流注-先导转化系统的影响的定量研究仍较少。因此提出一种长空气间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，对高海拔地区换流阀外绝缘设计具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法及系统，用于解决现有长空气间隙放电流注-先导转化过程中流注通道热膨胀效应的影响程度量化值的问题，定量分析流注-先导转化过程中流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷量。
5.为了实现上述技术目的，本技术第一方面提供了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，包括以下步骤：
6.实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量，其中，特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；
7.通过绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取基于高海拔条件的不同阶段的球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；
8.基于变化规律，依据长空气间隙的热膨胀效应，通过初始流注注入电荷量，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律；
9.根据流注-先导转化时长以及流注通道热膨胀变化规律，获取在流注通道热膨胀效应下的流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。
10.优选地，采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量的过程包括，
11.通过冲击电压发生器对电极施加标准正极性操作冲击标准波形，当示波器接收到冲击电压发生器的触发信号后，基于电场传感器，并依据泡克尔斯效应进行电场测量后，通过高电位电流测量装置捕获高电位电流信号传递给电脑，获得特征物理参量。
12.优选地，长空气间隙放电过程进行阶段划分包括将长空气间隙放电过程划分为初
始流注阶段、暗期阶段、流注-先导转化阶段、末跃阶段及击穿阶段。
13.优选地，在获取变化规律的过程中，通过放电电流波形对时间积分得到放电过程中通道中流注注入电荷量，随着流注起始电压的增大，初始流注注入的电荷量也增大，初始流注注入电荷量越大，暗区内产生的畸变电场越强，对先导发展的抑制作用越强，导致暗区时间增加，流注-先导转化时长上升。
14.优选地，获取流注通道热膨胀变化规律的过程包括，
15.以初始流注注入电流i(t)作为输入量，假设初始流注茎根数为n，计算获得单根流注茎半径；
16.以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正，获取修正后的转化时长，计算获取流注通道的温度和半径随时间的变化规律，进而确定所述流注通道热膨胀变化规律。
17.优选地，单根流注茎半径r的公式表达式为：
18.πr2＝0.2319i
rp
+0.65139
19.其中，i
rp
表示通过单根流注茎初始流注的电流峰值。
20.优选地，以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据的过程包括，
21.当初始流注放电电流注入后，靠近流注茎根部区域通过电子较多，流注茎内气体分子温度逐渐升高，流注茎内注入电子沿径向向外逐渐减小，假设流注茎根部峰值温度为t
p
，流注茎温度分布径向由电极向外逐渐减小，中心高温区为0.95t
p
～t
p
；
22.当流注茎根部中心温度大于预设阈值时，中心区域负离子不稳定脱附大量电子首先形成初始先导，周围高温气体区域随着温度升高逐渐转化为高导电率先导通道，流注先导转化完成。
23.优选地，单根流注茎中心高温区初始流注电流ia为：
[0024][0025]
其中，ia表示通过单根流注茎中心高温区电流；ir表示单根流注茎注入电流；λ表示分布系数，r代表单根流注茎半径；a代表单根流注茎中心高温区半径；i表示流注茎电流；e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828。
[0026]
优选地，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正的过程包括，
[0027]
考虑正极性空气间隙流注放电的对流扩散，分析得到在流注-先导转化过程中注入电极的总电荷度σz，沿径向呈现高斯分布：
[0028][0029]
其中，σz为流注-先导转化过程中注入流注茎根部径向中心位置总电荷密度，即总电荷密度峰值；λ为分布系数，与电极头部曲率半径有关，ρ为流注茎根部径向位置变量，σz表示流注中心高温区电荷密度，e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828；
[0030]
将流注茎划分为若干同轴微元，通过第i个微元段的电荷量qi可表示为：
[0031][0032]
式中，d表示微分方程中的微小改变量，式子中的dρ表示流注茎根部径向位置的微小改变量；
[0033]
假设流注茎的温度均匀分布，以及流注茎半径在热电离过程中恒压扩展，考虑气压变化的流注茎径向热膨胀公式为：
[0034][0035]
th为平动动能温度；a为流注半径，a0＝8.5
×
10-5
m；t为室温，p为大气压强，δ表示空气密度。
[0036]
第二方面，本发明公开了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析装置，包括，
[0037]
数据采集模块，用于实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量，其中，特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；
[0038]
数据处理模块，与数据采集模块连接，用于通过绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取基于高海拔条件的不同阶段的球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；
[0039]
量化分析模块，与数据处理模块连接，用于基于变化规律，依据长空气间隙的热膨胀效应，通过初始流注注入电荷量，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，并根据流注-先导转化时长以及流注通道热膨胀变化规律，获取在流注通道热膨胀效应下的流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。
[0040]
本发明公开了一种电子设备，包括：
[0041]
存储器，用于存储计算机程序；
[0042]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法的步骤。
[0043]
本发明公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法的步骤。
[0044]
本发明公开了以下技术效果：
[0045]
本发明采集连续多次放电过程中的瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长等特征物理参量，研究高海拔下长间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律。以初始流注注入电流作为输入，搭建考虑对流扩散、热膨胀系数的流注-先导转化修正系统，计算得到流注-先导转化过程中流注通道径向温度分布规律及流注先导转化时长，量化分析流注通道热膨胀效应的量化值。
[0046]
与现有技术相比，本发明首次从热力学角度出发，综合考虑高海拔气象因素和流注热膨胀效应，创新性地提出考虑气压变化的流注茎径向热膨胀分析方法，本发明能够合理地为高海拔地区换流阀真型金具绝缘设计提供参考。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1是本发明所述的光电联合检测平台示意图；
[0049]
图2是本发明所述的流注-先导转化修正系统流程图；
[0050]
图3是本发明所述的方法流程示意图。
具体实施方式
[0051]
下为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0052]
如图1-3所示，本发明提出了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，包括以下步骤：
[0053]
实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量，其中，特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；
[0054]
通过绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取基于高海拔条件的不同阶段的球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；
[0055]
基于变化规律，依据长空气间隙的热膨胀效应，通过初始流注注入电荷量，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律；
[0056]
根据流注-先导转化时长以及流注通道热膨胀变化规律，获取在流注通道热膨胀效应下的流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。
[0057]
进一步优选地，采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量的过程包括，
[0058]
通过冲击电压发生器对电极施加标准正极性操作冲击标准波形，当示波器接收到冲击电压发生器的触发信号后，基于电场传感器，并依据泡克尔斯效应进行电场测量后，通过高电位电流测量装置捕获高电位电流信号传递给电脑，获得特征物理参量。
[0059]
进一步优选地，长空气间隙放电过程进行阶段划分包括将长空气间隙放电过程划分为初始流注阶段、暗期阶段、流注-先导转化阶段、末跃阶段及击穿阶段。
[0060]
进一步优选地，在获取变化规律的过程中，通过放电电流波形对时间积分得到放电过程中通道中流注注入电荷量，随着流注起始电压的增大，初始流注注入的电荷量也增大，初始流注注入电荷量越大，暗区内产生的畸变电场越强，对先导发展的抑制作用越强，导致暗区时间增加，流注-先导转化时长上升。
[0061]
进一步优选地，获取流注通道热膨胀变化规律的过程包括，
[0062]
以初始流注注入电流i(t)作为输入量，假设初始流注茎根数为n，计算获得单根流注茎半径；
[0063]
以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正，获取修正后的转化时长，计算获取流注通道的温度和半径随时间变化规律，从而获取流注通道热膨胀变化规律。
[0064]
进一步优选地，单根流注茎半径r的公式表达式为：
[0065]
πr2＝0.2319i
rp
+0.65139
[0066]
其中，i
rp
表示通过单根流注茎初始流注的电流峰值。
[0067]
进一步优选地，以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据的过程包括，
[0068]
当初始流注放电电流注入后，靠近流注茎根部区域通过电子较多，流注茎内气体分子温度逐渐升高，流注茎内注入电子沿径向向外逐渐减小，假设流注茎根部峰值温度为t
p
，流注茎温度分布径向由电极向外逐渐减小，中心高温区为0.95t
p
～t
p
；
[0069]
当流注茎根部中心温度大于预设阈值时，中心区域负离子不稳定脱附大量电子首先形成初始先导，周围高温气体区域随着温度升高逐渐转化为高导电率先导通道，流注先导转化完成。
[0070]
进一步优选地，单根流注茎中心高温区初始流注电流ia为：
[0071][0072]
其中，ia表示通过单根流注茎中心高温区电流；ir表示单根流注茎注入电流；λ表示分布系数，r代表单根流注茎半径；a代表单根流注茎中心高温区半径；i表示流注茎电流；e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828。
[0073]
进一步优选地，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正的过程包括，
[0074]
考虑正极性空气间隙流注放电的对流扩散，分析得到在流注-先导转化过程中注入电极的总电荷度σz，沿径向呈现高斯分布：
[0075][0076]
其中，σz为流注-先导转化过程中注入流注茎根部径向中心位置总电荷密度，即总电荷密度峰值；λ为分布系数，与电极头部曲率半径有关，ρ为流注茎根部径向位置变量，σz表示流注中心高温区电荷密度，e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828；
[0077]
将流注茎划分为若干同轴微元，通过第i个微元段的电荷量qi可表示为：
[0078][0079]
式中，d表示微分方程中的微小改变量，式子中的dρ表示流注茎根部径向位置的微小改变量；
[0080]
假设流注茎的温度均匀分布，以及流注茎半径在热电离过程中恒压扩展，考虑气压变化的流注茎径向热膨胀公式为：
[0081][0082]
th为平动动能温度；a为流注半径，a0＝8.5
×
10-5
m；t为室温，p为大气压强，δ表示空气密度。
[0083]
实施例一
[0084]
本发明提供了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，具体的实施过程如下所示：
[0085]
利用光电联合检测系统实时采集长空气间隙放电过程瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长等特征物理参量；
[0086]
绘制瞬时光功率和空间电场强度曲线，对每次放电过程中的瞬时光功率和空间电场强度进行分析，划分长空气间隙放电过程中初始流注、暗期、流注-先导转化、末跃及击穿等阶段，研究高海拔下球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；
[0087]
基于长空气间隙的热膨胀效应，搭建流注-先导转化修正模型，以初始流注注入电流作为输入，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，由此得到流注通道热膨胀效应下流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。
[0088]
进一步地优化方案，由于长间隙放电具有随机性和不可预见性，放电时域波形记录为实时采集，避免触发失误带来的波形失真或丢失，破坏数据的连续性。
[0089]
如图1所示，本发明在采集长空气间隙放电各特征物理参量的过程中，通过冲击电压发生器对电极施加标准250/2500μs正极性操作冲击标准波形，示波器接收到源于冲击电压发生器的触发信号，电场传感器可采集波长范围185～400nm的光功率信号，通过铌酸锂linbo3晶体的泡克尔斯(pockels)效应进行电场测量，高电位电流测量装置捕获高电位电流信号传递给电脑。
[0090]
进一步地优化方案，本发明在研究所述暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间变化规律的过程中，通过所述放电电流波形对时间积分可以得到放电过程中通道中流注注入电荷量，随着流注起始电压的增大，初始流注注入的电荷量也增大，初始流注注入电荷量越大，暗区内产生的畸变电场越强，对先导发展的抑制作用越强，导致暗区时间增加，流注-先导转化时长上升。
[0091]
进一步地优化方案，本发明在将搭建基于热膨胀的长空气间隙放电流注-先导转化系统的过程中，考虑正极性空气间隙流注放电的对流扩散，分析得到在流注-先导转化过程中注入电极的总电荷度σz，沿径向呈现高斯分布：
[0092][0093]
σz为流注-先导转化过程中注入流注茎根部径向中心位置总电荷密度，即总电荷密度峰值；λ为分布系数，与电极头部曲率半径有关，ρ为流注茎根部径向位置变量。
[0094]
将流注茎划分为若干同轴微元，通过第i个微元段的电荷量qi可表示为：
[0095]
[0096]
流注茎内注入电子沿径向向外逐渐减小，由于温度升高所需能量由电子提供，靠近流注茎根部区域通过电子较多，使得气体分子获得较多的能量，气体分子温升速度较快，流注茎温度分布径向由电极向外呈现逐渐减小趋势，假设流注茎根部峰值温度为t，则中心高温区为0.95t
p
～t
p
。当初始流注放电电流注入后，流注茎内气体分子温度逐渐升高，当流注茎根部中心温度大于1500k时，中心区域负离子不稳定脱附大量电子首先形成初始先导，周围高温气体区域随着温度升高逐渐转化为高导电率先导通道，流注先导转化完成。
[0097]
单根流注茎中心高温区初始流注电流ia为：
[0098][0099]
ia表示通过单根流注茎中心高温区电流；ir表示单根流注茎注入电流；λ表示分布系数；
[0100]
单根流注茎半径r的经验公式为：
[0101]
πr2＝0.2319i
rp
+0.65139
[0102]irp
表示通过单根流注茎初始流注的电流峰值。
[0103]
假设流注茎的温度均匀分布，以及流注茎半径在热电离过程中恒压扩展，考虑气压变化的流注茎径向热膨胀公式为：
[0104][0105]
th为平动动能温度，单位为k；a为流注半径，a0＝8.5
×
10-5
m；t为室温，单位为℃，p为大气压强，单位为mpa。
[0106]
以初始流注注入电流i(t)作为输入量，假设初始流注茎根数为n，计算得出单根流注茎半径，取流注茎根部峰值温度t
max
＝1500k作为流注-先导转化判据，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正，获取修正后的转化时长，计算流注通道的温度和半径随时间变化规律。
[0107]
本发明创新性地提出高海拔下流注通道径向膨胀计算公式，搭建考虑流注通道热膨胀的流注-先导转化修正模型，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，由此得到高海拔流注通道热膨胀效应下流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值；较以往的分析手段而言，本发明综合考虑高海拔影响因素和流注热膨胀现象，搭建高海拔流注-先导转化修正模型，对热膨胀效应的影响进行量化分析，能够合理地为高海拔地区换流阀真型金具绝缘设计提供参考。
[0108]
实施例二
[0109]
为了长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法的实现，本发明还提供了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析装置，包括：
[0110]
数据采集模块，用于实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量；所述特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；
[0111]
数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于绘制所述瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，根据所述瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取不同阶段高海拔下球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以
及初始流注注入电荷量之间的变化规律；
[0112]
量化分析模块，与所述数据处理模块连接，用于搭建流注-先导转化修正模型，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，进而得到流注通道热膨胀效应下流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。
[0113]
装置的数据采集模块在采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量的过程包括：通过冲击电压发生器对电极施加标准正极性操作冲击标准波形，当示波器接收到冲击电压发生器的触发信号后，基于电场传感器，并依据泡克尔斯效应进行电场测量后，通过高电位电流测量装置捕获高电位电流信号传递给电脑，获得特征物理参量。
[0114]
装置的数据采集模块在长空气间隙放电过程进行阶段划分包括将长空气间隙放电过程划分为初始流注阶段、暗期阶段、流注-先导转化阶段、末跃阶段及击穿阶段。
[0115]
在装置的数据处理模块运行时，在获取不同阶段高海拔下球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律的过程中，通过放电电流波形对时间积分得到放电过程中通道中流注注入电荷量，随着流注起始电压的增大，初始流注注入的电荷量也增大，初始流注注入电荷量越大，暗区内产生的畸变电场越强，对先导发展的抑制作用越强，导致暗区时间增加，流注-先导转化时长上升。
[0116]
在装置的量化分析模块运行时，获取流注通道热膨胀变化规律的过程包括，
[0117]
以初始流注注入电流i(t)作为输入量，假设初始流注茎根数为n，计算获得单根流注茎半径；
[0118]
以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正，获取修正后的转化时长，计算获取流注通道的温度和半径随时间变化规律，从而获取流注通道热膨胀变化规律。
[0119]
在装置的量化分析模块运行时，量化分析模块计算获取的单根流注茎半径r的公式表达式为：
[0120]
πr2＝0.2319i
rp
+0.65139
[0121]
其中，i
rp
表示通过单根流注茎初始流注的电流峰值。
[0122]
在装置的量化分析模块运行时，量化分析模块以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据的过程包括，
[0123]
当初始流注放电电流注入后，靠近流注茎根部区域通过电子较多，流注茎内气体分子温度逐渐升高，流注茎内注入电子沿径向向外逐渐减小，假设流注茎根部峰值温度为t
p
，流注茎温度分布径向由电极向外逐渐减小，中心高温区为0.95t
p
～t
p
；
[0124]
当流注茎根部中心温度大于预设阈值时，中心区域负离子不稳定脱附大量电子首先形成初始先导，周围高温气体区域随着温度升高逐渐转化为高导电率先导通道，流注先导转化完成。
[0125]
在装置的量化分析模块运行时，量化分析模块获取的单根流注茎中心高温区初始流注电流ia为：
[0126]
[0127]
其中，ia表示通过单根流注茎中心高温区电流；ir表示单根流注茎注入电流；λ表示分布系数，r代表单根流注茎半径；a代表单根流注茎中心高温区半径；i表示流注茎电流；e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828。
[0128]
在装置的量化分析模块运行时，量化分析模块基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正的过程包括，
[0129]
考虑正极性空气间隙流注放电的对流扩散，分析得到在流注-先导转化过程中注入电极的总电荷度σz，沿径向呈现高斯分布：
[0130][0131]
其中，σz为流注-先导转化过程中注入流注茎根部径向中心位置总电荷密度，即总电荷密度峰值；λ为分布系数，与电极头部曲率半径有关，ρ为流注茎根部径向位置变量，σz表示流注中心高温区电荷密度，e表示数学常数，即自然对数的底数，近似等于2.718281828；
[0132]
将流注茎划分为若干同轴微元，通过第i个微元段的电荷量qi可表示为：
[0133][0134]
式中，d表示微分方程中的微小改变量，式子中的dρ表示流注茎根部径向位置的微小改变量；
[0135]
假设流注茎的温度均匀分布，以及流注茎半径在热电离过程中恒压扩展，考虑气压变化的流注茎径向热膨胀公式为：
[0136][0137]
th为平动动能温度；a为流注半径，a0＝8.5
×
10-5
m；t为室温，p为大气压强，δ表示空气密度。
[0138]
实施例三
[0139]
本技术还提供了一种电子设备，可以包括处理器和存储器。该电子设备还可以包括多媒体组件，输入/输出(i/o)接口，以及通信组件中的一者或多者。
[0140]
其中，处理器用于控制该电子设备的整体操作，以完成上述的量化分析方法中的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。
[0141]
该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，只读存储器(read-only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器
或通过通信组件发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。
[0142]
i/o接口为处理器和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件用于该电子设备与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如wi-fi，蓝牙，近场通信(near fieldcommunication，简称nfc)，2g、3g或4g，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件可以包括：wi-fi模块，蓝牙模块，nfc模块。
[0143]
在一示例性实施例中，电子设备可以被一个或多个应用专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digitalsignal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的量化分析方法。
[0144]
实施例四
[0145]
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述存储介质共享方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由电子设备的处理器执行以完成上述的量化分析方法。
[0146]
与现有技术相比，本发明根据高海拔下长间隙放电流注-先导转化修正系统，对热膨胀效应的影响进行量化分析后，合理地为长空气间隙类型的绝缘给出设计建议。
[0147]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0148]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0149]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于，包括以下步骤：实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量，其中，所述特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；通过绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取基于高海拔条件的不同阶段的球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；基于所述初始流注注入电荷量之间的变化规律，依据长空气间隙的热膨胀效应，通过所述初始流注注入电荷量，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律；根据流注-先导转化时长以及流注通道热膨胀变化规律，获取在流注通道热膨胀效应下的流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。2.根据权利要求1所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量的过程包括，通过冲击电压发生器对电极施加标准正极性操作冲击标准波形，当示波器接收到所述冲击电压发生器的触发信号后，基于电场传感器，并依据泡克尔斯效应进行电场测量后，通过高电位电流测量装置捕获高电位电流信号传递给电脑，获得所述特征物理参量。3.根据权利要求1所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：长空气间隙放电过程进行阶段划分包括将长空气间隙放电过程划分为初始流注阶段、暗期阶段、流注-先导转化阶段、末跃阶段及击穿阶段。4.根据权利要求1所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：在获取所述初始流注注入电荷量之间的变化规律的过程中，通过放电电流波形对时间积分得到放电过程中通道中流注注入电荷量，随着流注起始电压的增大，初始流注注入的电荷量也增大，所述初始流注注入电荷量越大，暗区内产生的畸变电场越强，对先导发展的抑制作用越强，导致暗区时间增加，流注-先导转化时长上升。5.根据权利要求1所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：获取流注通道热膨胀变化规律的过程包括，以初始流注注入电流i(t)作为输入量，假设初始流注茎根数为n，计算获得单根流注茎半径；以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据，基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正，获取修正后的转化时长，计算获取流注通道的温度和半径随时间的变化规律，进而确定所述流注通道热膨胀变化规律。6.根据权利要求5所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：所述单根流注茎半径r的公式表达式为：πr2＝0.2319i
rp
+0.65139其中，i
rp
表示通过单根流注茎初始流注的电流峰值。7.根据权利要求5所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：以流注茎根部峰值温度作为流注-先导转化判据的过程包括，当初始流注放电电流注入后，靠近流注茎根部区域通过电子较多，流注茎内气体分子温度逐渐升高，流注茎内注入电子沿径向向外逐渐减小，假设流注茎根部峰值温度为t
p
，流
注茎温度分布径向由电极向外逐渐减小，中心高温区为0.95t
p
～t
p
；当流注茎根部中心温度大于预设阈值时，中心区域负离子不稳定脱附大量电子首先形成初始先导，周围高温气体区域随着温度升高逐渐转化为高导电率先导通道，流注先导转化完成。8.根据权利要求7所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：单根流注茎中心高温区初始流注电流i
a
为：其中，i
a
表示通过单根流注茎中心高温区电流；i
r
表示单根流注茎注入电流；λ表示分布系数，r代表单根流注茎半径；a代表单根流注茎中心高温区半径；i表示流注茎电流；e表示数学常数。9.根据权利要求5所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法，其特征在于：基于对流扩散、径向热膨胀对经典流注-先导转化模型进行修正的过程包括，考虑正极性空气间隙流注放电的对流扩散，分析得到在流注-先导转化过程中注入电极的总电荷度σ
z
，沿径向呈现高斯分布：其中，σ
z
为流注-先导转化过程中注入流注茎根部径向中心位置总电荷密度，即总电荷密度峰值；λ为分布系数，与电极头部曲率半径有关，ρ为流注茎根部径向位置变量，σ
z
表示流注中心高温区电荷密度，e表示数学常数；将流注茎划分为若干同轴微元，通过第i个微元段的电荷量q
i
可表示为：式中，d表示微分方程中的微小改变量，式子中的dρ表示流注茎根部径向位置的微小改变量；假设流注茎的温度均匀分布，以及流注茎半径在热电离过程中恒压扩展，考虑气压变化的流注茎径向热膨胀公式为：t
h
为平动动能温度；a为流注半径，a0＝8.5
×
10-5
m；t为室温，p为大气压强，δ表示空气密度。10.一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析装置，其特征在于：包括，数据采集模块，用于实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量，其中，所述特征物理参量包括瞬时光功率、空间电场强度、高电位电流、流注-先导转化时长；数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于通过绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取基于高海拔条件的不同阶段的球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；量化分析模块，与所述数据处理模块连接，用于基于所述变化规律，依据长空气间隙的
热膨胀效应，通过所述初始流注注入电荷量，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，并根据所述流注-先导转化时长以及所述流注通道热膨胀变化规律，获取在流注通道热膨胀效应下的流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法的步骤。12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种长间隙放电流注-先导转化时长量化分析方法及系统，包括：实时采集长空气间隙放电过程中的特征物理参量；绘制瞬时光功率曲线和空间电场强度曲线，对长空气间隙放电过程进行阶段划分，获取不同阶段高海拔下球-板电极间隙放电的暗区时间、初始流注起始电压以及初始流注注入电荷量之间的变化规律；搭建流注-先导转化修正模型，计算每次放电过程中的流注-先导转化时长，获取流注通道热膨胀变化规律，进而得到流注通道热膨胀效应下流注通道中心高温区的最大半径和流注-先导转化临界电荷的影响程度量化值。本发明能够合理地为高海拔地区换流阀真型金具绝缘设计提供参考。考。考。


技术研发人员：耿江海 林果 王平 姚修远 丁玉剑
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司 国网四川省电力公司 国网四川省电力公司电力科学研究院 国家电网有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/9