[发明专利]一种雷电流峰值估算方法及装置

说明书

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。

技术领域

本申请涉及雷电探测技术领域，特别涉及一种雷电流峰值估算方法及装置。

背景技术

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，发明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。

发明内容

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；