1.一种高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,包括:图像采集模块、电压和电流传感器模块和控制模块;所述图像采集模块包括摄像装置和减光装置;所述摄像装置布设在试品周围,用于在不同角度拍摄所述试品的放电通道图像;所述减光装置设置在所述摄像装置上,用于根据环境光强度调节所述摄像装置的拍摄参数,以保证所述摄像装置所拍摄的图像均满足清晰要求;所述电压和电流传感器模块用于获取电压产生源头的电压信息和所述试品的电压和电流信息;所述控制模块用于根据所述电压产生源头的电压信息触发所述图像采集模块的拍摄指令;还用于采集所述试品的电压和电流信息和放电通道图像,并根据所采集的信息和所述放电通道图像判断并计算间隙击穿时的先导发展速度;所述摄像装置包括:若干个摄像机;所述摄像机的数量至少为3个;若所述摄像机的数量为3个,则3个所述摄像机均匀布设在所述试品的周围;若所述摄像机的数量为4个,则4个所述摄像机采用四角布局方式;若所述摄像机的数量为6个,则其中4个所述摄像机采用四角布局方式,另外2个所述摄像机布设在所述四角布局方式的拍摄中心且视角相互垂直;或其中4个所述摄像机采用四角布局方式且倾斜布置,另外2个所述摄像机布设在所述四角布局方式的拍摄中心且视角相互垂直;若所述摄像机的数量为7个,则其中6个所述摄像机布设在所述试品的周围,且其中2个所述摄像机沿四角的一条对角线对称布设,另外4个所述摄像机沿四角的另一条对角线对称布设;剩余1个所述摄像机布设在其余6个所述摄像机的拍摄中心。
2.根据权利要求1所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,若干个所述摄像机均匀布设在所述试品的周围,且相邻摄像机的视角均具有重叠部分;所述摄像机之间均通过同步控制器连接,且每个所述摄像机均设置有所述减光装置。
3.根据权利要求1或2所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,所述减光装置调节的所述拍摄参数包括曝光时间,所述减光装置按照下式调节所述曝光时间: ;式中, 为理想曝光时间, 为图像传感器能够处理的最大光的强度, 为当前环境光的强度, 为所述曝光时间。
4.根据权利要求3所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,所述减光装置调节的所述拍摄参数包括光圈大小和感光度,所述减光装置根据下式确定所述光圈大小和所述感光度的调节范围: ; ;式中, 为所述光圈大小, 为所述感光度, 为图像传感器当前处理的光的强度。
5.根据权利要求1所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,所述控制模块包括:数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块和远程传输模块;所述数据采集模块包括光学采集通道、电压采集通道和电流采集通道;所述光学采集通道与所述图像采集模块连接,用于采集所述放电通道图像;所述电压采集通道和所述电流采集通道分别与所述电压和电流传感器模块中的电压传感器和电流传感器连接,用于分别采集电压信息和电流信息;所述数据存储模块用于存储所采集的各类型信息;所述数据分析模块用于根据所采集的所述电压产生源头的电压信息,判断是否发生进行加压试验,若是,则触发所述图像采集模块的拍摄指令;还用于根据所述电流信息判断间隙是否击穿;还用于利用所采集的所述放电通道图像计算间隙击穿时的先导发展速度;所述远程传输模块用于实现所述控制模块和远端服务器的数据传输。
6.根据权利要求1所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,所述电压和电流传感器模块至少包括:一套电流传感器和两套电压传感器;两套所述电压传感器分别安装在冲击电压发生器处和试品处,用于分别测量电压产生源头的电压信息和所述试品的电压信息;一套所述电流传感器安装在试品处,用于测量所述试品处的电流信息。
7.根据权利要求1所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统,其特征在于,所述图像采集模块还包括:光电隔离传输模块;所述光电隔离传输模块用于基于电磁屏蔽技术减少所述放电通道图像和所述电压和电流信息传输过程中的外部干扰。
8.一种高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集方法,其特征在于,基于如权利要求1-7任一项所述的高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集系统实现,包括如下步骤:通过控制模块持续采集电压产生源头的电压信息和试品的电压和电流信息;若所述电压产生源头的电压信息超过设定电压阈值时,记录并存储所述试品的电压和电流信息,并给图像采集模块下发拍摄指令;从所述图像采集模块采集所述试品的放电通道图像并存储;根据所述试品的电流信息和所述放电通道图像判断并计算间隙击穿时的先导发展速度。
9.根据权利要求8所述的一种高海拔典型长空气间隙放电光电同步数据采集方法,其特征在于,根据所述试品的电流信息和所述放电通道图像判断并计算间隙击穿时的先导发展速度,包括:若所述试品的电流信息超过电流阈值,则判定间隙击穿并触发图片识别指令;根据所述图片识别指令,截取间隙击穿时前后设定时间范围内的所述放电通道图像,并对所述放电通道图像进行降噪处理;提取每个图像的灰度值并形成对应的灰度值数组,并判断每个图像的所述灰度值数组是否满足设定灰度阈值条件;筛选所有满足所述灰度阈值条件的图像,并根据相邻两张图像的时间间隔和先导发展距离计算所述先导发展速度。