[发明专利]一种新型干涉式雷电流实时测量装置

说明书

本发明涉及一种新型干涉式雷电流实时测量装置，包括雷电流的发生装置：雷击浪涌发生器、由He‑Ne激光器与迈克尔逊干涉仪组成的光学测量系统，以及干涉条纹的捕获与传输装置：CCD相机；迈克尔逊干涉仪由分光镜以及两个反射镜M1、M2构成，通入雷电流的导线圈放置于干涉仪的物光路中，使物光穿过导线圈的中心。当有雷电发生时，导线圈中心将产生反映雷电流峰值的电磁场。在物光路中引入电磁场，相当于在干涉仪的参考光路中引入附加的相位差，利用计算机计算出的相位分布可实时反推雷电流的峰值。与现有技术相比，本装置可实时测量雷电流的峰值，结构简单，成本低，同时具有很高的测量效率。

技术领域

本发明涉及一种电力测量装置，尤其是涉及一种新型干涉式雷电流实时测量装置。

背景技术

雷电是一种能产生大电流、高电压的自然现象。据统计，每时每刻，在世界各地大约有1800个雷电在交作进行。这些雷电每秒钟发出600次闪电，其中就有100次袭击地球。雷击造成的过电压具有波峰陡，波幅大的特点，对电力系统中绝缘最薄弱的设备，如变压器等的威胁最大，户外架空线及开关闸刀互感器的绝缘瓷瓶都会受到威胁，甚至室内的电气设备也会受到雷电波的侵害。除了设备的直接损失，线路跳闸、局部停电等所造成的间接损失更大。雷电不仅严重威胁着人类的生命安全，是电力设备损坏的重要原因，还威胁建筑、铁路、民航、通信、工控、军事等各个领域的电子信息系统的安全稳定运行，对雷电流的实时测量对雷电防护具有十分重要的意义。

目前雷电流测量主要采用磁钢棒法、磁带法和罗氏线圈测量法。磁钢棒的制作工艺和磁性测量没有统一的标准，无法一致确定磁钢棒上的剩余磁量与雷电流大小的对应关系，测量误差和灵敏度均不够理想；磁带法不能对雷电流进行实时测量，具有一定的滞后性。且在测量过程中需要预制大量磁带，处理及操作不便；罗氏线圈法量程固定，对超过量程的雷电流会产生截止效应，而雷电流的峰值大小具有不可控性，罗氏线圈法对雷电流的测量具有一定的局限性。

雷电流是单极性的脉冲波，脉冲电流信号是现代电力电子系统的重要检测信息，在核物理研究、脉冲功率源研究、大功率电力电子器件研究、柔性交流输电系统等重要领域均涉及脉冲电流的使用与保护。在脉冲电源领域，对脉冲电流的测量不仅能够更好的分析脉冲功率源中脉冲开关的性能以及各器件的参数，而且对脉冲电源的控制和应用有重要意义。

因此，如何提供一种实时在线测量雷电流的峰值、在线评估脉冲电源性能的装置，以解决现有技术的操作复杂性、测量数据结果分析的滞后性、以及测量范围的局限性，实已成为该领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型干涉式雷电流实时测量装置，该装置还可以实时测量任意波形的脉冲电流的峰值，实时在线监测脉冲电源性能、在线评估脉冲电流峰值幅度的重复稳定性以及多台脉冲电源脉冲电流的峰值幅度、波形一致性，为脉冲电源的参数设计作参考。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型干涉式雷电流实时测量装置，该装置包括用于发生雷电流的雷击浪涌发生器、用于实际光学测量的由激光器和迈克尔逊干涉仪组成的光学测量模组、用于干涉条纹的捕获与传输的相机和用于数据处理及结果呈现的并与所述相机相连接的计算机，所述迈克尔逊干涉仪由分光镜和两个反射镜组成，所述激光器和所述相机分别以与两个所述反射镜各自对应的方式设置于十字型排布结构的四个端点位置处，所述分光镜设置于所述十字型排布结构的中心位置处。

按照IEC和IEEE标准的三种波形，陡峭的脉冲电流波形为1/20μs，雷电冲击电流为8/20μs，开关冲击电流为30/80μs。所述雷击浪涌发生器可通过设置，模拟不同峰值、标准波形8/20μs的雷电流，无外界的附加条件时，通过调整干涉仪，物光束与参考光束干涉后产生的是明暗相间的平行的等间距的等厚干涉条纹。

进一步地，所述的激光器为He-Ne激光器，所述He-Ne激光器的激光束波长为632.8nm。