电抗器局放温升量子反演方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术属于特高压电气设备监测领域，尤其涉及一种电抗器局放温升量子反演方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、特高压电抗器是交流输电系统中承担无功补偿、限制操作过电压和提升电网运行稳定性的关键设备。设备内部油纸绝缘、绕组端部、出线装置和局部气隙处一旦出现尖端缺陷、异物附着或绝缘破损，可能首先表现为微弱局部放电；随着放电重复发生，局部能量沉积会进一步引起温升和介质劣化，最终发展为高能电弧、压力冲击、油箱结构受力和燃爆风险。

2、现有局部放电和电弧监测通常依赖特高频、超声、光学、压力、油色谱或电磁脉冲等信号。这些信号对工程诊断具有价值，但也存在各自局限：光信号可能被绕组、铁芯或绝缘结构遮挡；压力波传播存在延迟并易受油箱结构反射影响；特高频和电磁脉冲容易受到外部电磁环境及其他放电类型干扰；温度测量通常反映热积累结果，难以单独捕获早期微弱放电的瞬态磁场信息。金刚石nv色心具有室温可工作、光学初始化和荧光读出的特点。局部放电电流在nv敏感区域产生的瞬态磁场可通过塞曼相互作用改变ms=0→+1和ms=0→-1两条odmr共振支路的位置；放电能量沉积导致的瞬变温升则通过改变零场劈裂参数引起两条共振支路的同向漂移。因此，同一量子传感信号中同时包含磁场和温度信息。若仅利用单一odmr工作点或单一荧光幅值阈值进行判断，容易将温度漂移误判为放电磁响应，或者将背景磁扰动误判为温升变化。

3、已有与nv色心相关的技术多集中在探头结构、磁场测量、温度测量或通用共模抑制上。例如部分技术通过探头结构集成提升现场适配性，部分技术将两个odmr峰用于温度或磁场测量，部分技术在其他应用场景中采用差动解算抑制共模干扰。这些方案并未针对特高压电抗器微弱局部放电和瞬变温升的同源耦合问题，建立以双共振支路锁相输出为基础、以局放事件和温升对照为验证路径的联合反演方法。因此，现有技术无法从同一量子传感信号中分离局部放电磁响应与温升响应，导致在电、热耦合工况下信号串扰明显、事件判定缺少独立对照、温升反演缺少误差评价。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种电抗器局放温升量子反演方法、装置、设备及存储介质。

2、本技术提供一种电抗器局放温升量子反演方法，包括：

3、获取金刚石nv色心量子传感单元odmr谱线中ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路的锁相输出，每条支路的锁相输出包括同相分量和正交分量；

4、对每条支路的所述同相分量和所述正交分量执行基线扣除，生成扣除偏置后的同相分量和扣除偏置后的正交分量；

5、根据所述扣除偏置后的同相分量和所述扣除偏置后的正交分量，按参考相位执行相位旋转，生成旋转后的同相分量和旋转后的正交分量；所述相位旋转使有效频移响应集中于所述旋转后的同相分量；

6、根据所述旋转后的同相分量，执行增益一致化，生成归一化后的同相分量；

7、根据所述归一化后的同相分量，执行频率灵敏度标定，生成等效频移观测量；

8、根据两条支路的所述等效频移观测量，构建差模响应量和共模响应量；所述差模响应量为两条支路的等效频移观测量之差的一半，所述共模响应量为两条支路的等效频移观测量之和的一半；

9、根据所述差模响应量和所述共模响应量分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升。

10、可选地，所述基线扣除，包括：

11、在无局部放电、温度稳定且背景磁场稳定的工况下，对所述金刚石nv色心量子传感单元的双支路锁相输出进行连续采集，采集时长不少于预定时间长度；计算采集时段内每条支路的锁相输出均值，将所述均值确定为零点偏置；对每条支路的所述同相分量和所述正交分量，逐采样点减去对应的所述零点偏置。

12、可选地，所述相位旋转，包括：

13、在无局部放电且温度稳定的工况下，对所述金刚石nv色心量子传感单元的两条共振支路分别扫描odmr谱线，根据谱线确定各支路的锁相工作点；在所述锁相工作点处记录同相分量和正交分量的相位关系，将所述相位关系确定为所述参考相位；按所述参考相位对所述扣除偏置后的同相分量和所述扣除偏置后的正交分量进行旋转变换，生成所述旋转后的同相分量和所述旋转后的正交分量。

14、可选地，所述增益一致化，包括：

15、对所述金刚石nv色心量子传感单元施加已知磁场，分别记录ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路的锁相输出响应斜率，将该响应斜率确定为各支路的标定斜率；根据所述标定斜率对所述旋转后的同相分量进行归一化，生成所述归一化后的同相分量。

16、可选地，所述频率灵敏度标定，包括：

17、对所述金刚石nv色心量子传感单元施加标准磁场进行标定，或采用nv色心轴向频移系数的已知物理常数进行换算，获得ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路各自的频率灵敏度系数；利用所述频率灵敏度系数将所述归一化后的同相分量换算为所述等效频移观测量。

18、可选地，根据所述差模响应量和所述共模响应量分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升，包括：

19、在无局部放电且温度稳定的工况下，连续采集所述差模响应量和所述共模响应量，计算各自的噪声标准差和均值；

20、根据所述差模响应量的均值和噪声标准差设定差模阈值，根据所述共模响应量的均值和噪声标准差设定共模阈值；

21、仅当所述差模响应量超过所述差模阈值时，根据所述差模响应量反演局部放电诱导磁场；

22、仅当所述共模响应量超过所述共模阈值时，根据所述共模响应量反演局部瞬变温升。

23、可选地，还包括：

24、在多组工况下，分别记录所述差模响应量、所述共模响应量、特高频局放对照信号和对照测温数据，建立局部放电时间窗口样本库和温升对照样本库；

25、根据所述局部放电时间窗口样本库中的统计特征更新所述差模阈值和所述共模阈值，根据所述温升对照样本库中的统计特征更新用于反演的温度灵敏度系数。

26、本技术还提供一种电抗器局放温升量子反演装置，包括：

27、获取模块，获取金刚石nv色心量子传感单元odmr谱线中ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路的锁相输出，每条支路的锁相输出包括同相分量和正交分量；

28、扣除模块，对每条支路的所述同相分量和所述正交分量执行基线扣除，生成扣除偏置后的同相分量和扣除偏置后的正交分量；

29、旋转模块，根据所述扣除偏置后的同相分量和所述扣除偏置后的正交分量，按参考相位执行相位旋转，生成旋转后的同相分量和旋转后的正交分量；所述相位旋转使有效频移响应集中于所述旋转后的同相分量；

30、归一模块，根据所述旋转后的同相分量，执行增益一致化，生成归一化后的同相分量；

31、标定模块，根据所述归一化后的同相分量，执行频率灵敏度标定，生成等效频移观测量；

32、构建模块，根据两条支路的所述等效频移观测量，构建差模响应量和共模响应量；所述差模响应量为两条支路的等效频移观测量之差的一半，所述共模响应量为两条支路的等效频移观测量之和的一半；

33、反演模块，根据所述差模响应量和所述共模响应量分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升。

34、可选地，所述基线扣除，包括：

35、在无局部放电、温度稳定且背景磁场稳定的工况下，对所述金刚石nv色心量子传感单元的双支路锁相输出进行连续采集，采集时长不少于预定时间长度；计算采集时段内每条支路的锁相输出均值，将所述均值确定为零点偏置；对每条支路的所述同相分量和所述正交分量，逐采样点减去对应的所述零点偏置。

36、可选地，所述相位旋转，包括：

37、在无局部放电且温度稳定的工况下，对所述金刚石nv色心量子传感单元的两条共振支路分别扫描odmr谱线，根据谱线确定各支路的锁相工作点；在所述锁相工作点处记录同相分量和正交分量的相位关系，将所述相位关系确定为所述参考相位；按所述参考相位对所述扣除偏置后的同相分量和所述扣除偏置后的正交分量进行旋转变换，生成所述旋转后的同相分量和所述旋转后的正交分量。

38、可选地，所述增益一致化，包括：

39、对所述金刚石nv色心量子传感单元施加已知磁场，分别记录ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路的锁相输出响应斜率，将该响应斜率确定为各支路的标定斜率；根据所述标定斜率对所述旋转后的同相分量进行归一化，生成所述归一化后的同相分量。

40、可选地，所述频率灵敏度标定，包括：

41、对所述金刚石nv色心量子传感单元施加标准磁场进行标定，或采用nv色心轴向频移系数的已知物理常数进行换算，获得ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路各自的频率灵敏度系数；利用所述频率灵敏度系数将所述归一化后的同相分量换算为所述等效频移观测量。

42、可选地，根据所述差模响应量和所述共模响应量分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升，包括：

43、在无局部放电且温度稳定的工况下，连续采集所述差模响应量和所述共模响应量，计算各自的噪声标准差和均值；

44、根据所述差模响应量的均值和噪声标准差设定差模阈值，根据所述共模响应量的均值和噪声标准差设定共模阈值；

45、仅当所述差模响应量超过所述差模阈值时，根据所述差模响应量反演局部放电诱导磁场；

46、仅当所述共模响应量超过所述共模阈值时，根据所述共模响应量反演局部瞬变温升。

47、可选地，还包括：

48、在多组工况下，分别记录所述差模响应量、所述共模响应量、特高频局放对照信号和对照测温数据，建立局部放电时间窗口样本库和温升对照样本库；

49、根据所述局部放电时间窗口样本库中的统计特征更新所述差模阈值和所述共模阈值，根据所述温升对照样本库中的统计特征更新用于反演的温度灵敏度系数。

50、本技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的一种电抗器局放温升量子反演方法。

51、本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述的一种电抗器局放温升量子反演方法。

52、本技术的有益效果是：

53、本技术提供一种电抗器局放温升量子反演方法，包括：获取金刚石nv色心量子传感单元odmr谱线中ms=0→+1和ms=0→-1两条共振支路的锁相输出，每条支路的锁相输出包括同相分量和正交分量；对每条支路的所述同相分量和所述正交分量执行基线扣除，生成扣除偏置后的同相分量和扣除偏置后的正交分量；根据所述扣除偏置后的同相分量和所述扣除偏置后的正交分量，按参考相位执行相位旋转，生成旋转后的同相分量和旋转后的正交分量；所述相位旋转使有效频移响应集中于所述旋转后的同相分量；根据所述旋转后的同相分量，执行增益一致化，生成归一化后的同相分量；根据所述归一化后的同相分量，执行频率灵敏度标定，生成等效频移观测量；根据两条支路的所述等效频移观测量，构建差模响应量和共模响应量；所述差模响应量为两条支路的等效频移观测量之差的一半，所述共模响应量为两条支路的等效频移观测量之和的一半；根据所述差模响应量和所述共模响应量分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升。本技术通过构建差模响应量和共模响应量，分别反演局部放电诱导磁场和局部瞬变温升，实现了从同一量子传感信号中分离磁响应与温升响应，解决了现有技术中温度漂移与放电磁响应相互串扰的问题，提高了特高压电抗器绝缘缺陷早期识别的可解释性和抗串扰能力。