[发明专利]雷击连续电流遥测装置及雷击识别和特征参数计算方法

说明书

本发明公开了一种雷击连续电流遥测装置及雷击连续电流识别和特征参数计算方法，包括电场变化测量天线、测量装置主机及工控机，测量装置主机用于通过电场变化测量天线获取雷电电场变化波形，并将波形传输至工控机，工控机用于实现雷击连续电流事件识别和特征参数计算，首先对雷电电场变化波形进行信号滤波预处理，再识别滤波预处理后的雷电电场变化波形中的有用信号区段，识别有用信号区段中的地闪回击波形以及地闪回击波形后是否存在连续电流，最后计算雷击连续电流的电场变化、转移电荷量和平均电流强度。本发明可快速判别雷击连续电流事件并提取其相关参数，解决了现有雷电定位系统不能探测连续电流的问题，有效支撑雷击故障分析与处置决策。

技术领域

本发明涉及一种雷击事件探测技术领域，具体而言，涉及一种雷击连续电流遥测装置及雷击连续电流识别和特征参数计算方法。

背景技术

自然界雷电的连续电流过程是雷云中局部电荷聚集中心在回击之后沿回击通道对地面的持续电荷转移过程，该过程电流幅值相对低(100A级别)，但由于持续时间相对长，转移电荷量大，具有较强的破坏性，常常是引起森林和油库火灾、输电线路停运、飞行事故等灾害的重要原因。据论文《地闪长连续电流对500kV直流输电线路故障重启动特性的影响》研究，雷击输电线路跳闸后，连续电流可能会导致故障处电弧稳定燃烧，若持续时间超过去游离时间，将引起线路重启失败，造成输电线路停运事故。

据论文《Quantitative study of strokes and continuing currents inlightning discharges to ground》报道，雷击的连续电流平均持续时间120ms，电流幅值分布在38A至130A之间，平均转移电荷量12库伦。作者将雷击连续电流事件分为长连续电流(持续时间超过40ms)和短连续电流(持续时间小于40ms)。该论文数据来源于科学实验，对雷击的连续电流需要人工识别和提取参数。连续电流的辐射频率低，传播距离较近，其特征和地闪回击过程相比不明显，因此对连续电流的自动探测和识别难度较大。目前雷电定位系统多针对回击脉冲电磁场进行探测，尚不能判别地闪回击后是否伴随连续电流放电过程。中国专利《利用低频磁场天线遥感测量人工引雷初始连续电流的方法》公开了一种利用低频磁场天线遥测连续电流的方法，但是该方法主要针对人工触发雷电的初始连续电流过程，旨在还原初始连续电流的准确波形，用于科学研究。另外，该方法未公开连续电流的持续时间、幅值和电荷量等参数的提取方法。因此，急需提出一种针对自然闪电雷击连续电流的探测设备和识别估算方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种雷击连续电流遥测装置及雷击连续电流识别和特征参数计算方法，旨在解决现有雷电定位系统不能探测雷击连续电流事件和雷电流定点测量装置不能开展遥测等问题。

为实现此目的，本发明所设计的雷击连续电流遥测装置，它包括电场变化测量天线、测量装置主机以及工控机，测量装置主机用于通过电场变化测量天线获取雷电电场变化波形，并将雷电电场变化波形传输至工控机，工控机用于识别雷电电场变化波形中的有用信号区段中的地闪回击波形，在确定所述地闪回击波形后存在雷击连续电流时，获取地闪回击波形向雷击连续电流转换的拐点和连续电流波形极值点，并将拐点和极值点之间的时间差作为雷击连续电流持续时间ΔT，将拐点和极值点之间的电压差作为雷击连续电流引起的电压变化ΔV，再将电压变化ΔV换算成电场变化ΔE，并结合雷击连续电流对应回击的发生位置计算雷击连续电流转移电荷量ΔQ，结合雷击连续电流持续时间ΔT计算雷击连续电流平均电流强度I。

本发明的有益效果：

本发明不仅可自动、快速判别雷击后是否伴随连续电流事件，解决了现有雷电定位系统不能探测连续电流事件和雷电流定点测量装置不能开展遥测等问题，而且能够自动提取连续电流相关参数，为引起森林火灾和输电线路雷击跳闸等雷击故障的雷击连续电流事件提供了直接监测数据，有效支撑了雷击故障分析与处置决策。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；