【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网传感，具体涉及一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置及方法。
技术介绍
1、气体绝缘组合电器(gis)是重要的变电设备，也是大电网安全的第一道防线。gis相比传统敞开式开关设备具有占地面积少、不受大气环境影响、检修周期长等优点，在我国110kv及以上电网中得到了广泛应用，特高压交流输电系统全部采用gis。随着新型电力系统发展建设，高比例新能源发展的强不确定性、波动性以及大量谐波引入会导致电力设备承受更加极端、变化剧烈的运行条件，gis故障也随之增加。
2、gis故障大部分由其内部绝缘缺陷引起，基于特高频的传感器已经得到较广泛应用。例如，cn111638428b公开了一种基于gis特高频局部放电数据的处理方法及系统，其通过相关系数分析的方法实现数据处理、增加噪声与加权处理对数据进行增强及采用清洗特征因子对增强数据进行清洗的方法，能够在处理gis局部放电数据样本不足时，提高准确率和泛化能力。但该专利只针对特高频数据，未涉及光谱传感信号的处理方法。
3、由于电学传感易受到现场电磁干扰影响等原因，目前的gis局放监测误报、漏报率高。光学传感技术具有电磁干扰免疫特性，在gis局部放电、振动、温度、微水等状态监测中已获得应用。例如，cn110988623b公开了一种基于石英荧光光纤的局部放电传感探测系统，在稀土元素掺杂的石英荧光光纤外部封装遮光套管，光纤传感器一端采用熔接方式或光纤法兰与传输光纤相连接；所述光电探测器与示波器或与数据采集卡及电脑通过数据信号线相连接组成瞬态光子计数模式的光电信
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法及装置，其将多种光学传感器进行物理集成，通过外差干涉仪结构将传感信号光中所蕴含的光谱信息从光频域平移至微波频段，通过调节可调谐光源的输出波长，遍历传感信号光的整个频谱，进而实现对光谱传感信号不同频率成分的分时提取。
2、为此，本专利技术采用的一种技术方案为：一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其包括复合光学接口模块、可调谐光源、第一可调光衰减器、第二可调光衰减器、光耦合器、平衡光电探测器、数据采集卡和控制器模块；
3、所述的复合光学接口模块接入至少二个不同类型的光纤传感器，并连接第一可调光衰减器，所述的第一可调光衰减器、光耦合器、平衡光电探测器和数据采集卡依次连接，数据采集卡采集得到的数据输出给控制器模块；
4、所述的可调谐光源通过第二可调光衰减器连接光耦合器，所述的可调谐光源、第一可调光衰减器、第二可调光衰减器、光耦合器和平衡光电探测器组成外差干涉仪结构，通过外差干涉仪结构将传感信号光中所蕴含的光谱信息从光频域平移至微波频段；
5、所述的控制器模块控制第一可调光衰减器、可调谐光源和第二可调光衰减器，可调谐光源作为本振光，控制器模块调节第一可调光衰减器和第二可调光衰减器，使本振光的输入功率超过信号光的输入功率；控制器模块调节可调谐光源的输出波长，遍历传感器信号光的频谱，重复信号采集，实现对各频率分量的分时提取。
6、进一步地，所述的复合光学接口模块包括气密光学接口、密封槽和盖板，所述的气密光学接口和密封槽设在盖板上，所述的气密光学接口具备多个光纤接口，用于光纤传感器的连接。
7、进一步地，所述的光纤传感器为光纤光栅传感器和单模光纤传感器。
8、进一步地，所述的平衡光电探测器与数据采集卡之间设有电学低通滤波器。
9、本专利技术采用的另一种技术方案为：一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其包括：
10、复合光学接口模块接入至少二个不同类型光纤传感器的光信号，作为待检测的传感信号光源；
11、信号光通过第一可调光衰减器连接光耦合器，可调谐光源通过第二可调光衰减器连接光耦合器，可调谐光源作为本振光，控制器模块调节第一可调光衰减器和第二可调光衰减器，使本振光的输入功率超过信号光的输入功率；
12、信号光和本振光通过光耦合器，进入平衡光电探测器，平衡光电探测器输出电压信号，将电压信号从光频转换到微波频段，通过数据采集卡采集信号，采用微分熵方法进行信号特征提取；
13、控制器模块调节可调谐光源的输出波长，遍历传感器信号光的频谱，重复信号采集，实现对各频率分量的分时提取。
14、进一步地，采用微分熵方法进行信号特征提取的特征计算公式为：
15、
16、式中，x为单通道固定时间窗口长度的传感信号，信号满足高斯分布n(μ,σ2)；μ为均值，σ2为方差。
17、进一步地，平衡光电探测器输出电压信号，将电压信号从光频转换到微波频段，先经过电学低通滤波器后，再通过数据采集卡采集信号。
18、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
19、将光纤光栅、单模光纤等不同类型的感知器件进行物理集成，通过外差干涉仪结构将传感信号光中所蕴含的光谱信息从光频域平移至微波频段，通过对光源输出波长的调节，使中心波长遍历信号光的整个光谱，实现对信号光不同频率成分的分时提取，支撑局放、振动等多参量融合检测；与基于单一传感器的监测装置相比，能更准确地获得气体绝缘组合电器的运行状态。
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1.一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，包括复合光学接口模块、可调谐光源、第一可调光衰减器、第二可调光衰减器、光耦合器、平衡光电探测器、数据采集卡和控制器模块；
2.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的复合光学接口模块包括气密光学接口、密封槽和盖板，所述的气密光学接口和密封槽设在盖板上，所述的气密光学接口具备多个光纤接口，用于光纤传感器的连接。
3.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的光纤传感器为光纤光栅传感器和单模光纤传感器。
4.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的平衡光电探测器与数据采集卡之间设有电学低通滤波器。
5.一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，所述的光纤传感器为光纤光栅传感器和单模光纤传感器。
7.根据权利要求5所述的气体绝
8.根据权利要求5所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，平衡光电探测器输出电压信号，将电压信号从光频转换到微波频段，先经过电学低通滤波器后，再通过数据采集卡采集信号。
9.根据权利要求5所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，所述的复合光学接口模块包括气密光学接口、密封槽和盖板，所述的气密光学接口和密封槽设在盖板上，所述的气密光学接口具备多个光纤接口，用于光纤传感器的连接。
10.根据权利要求5所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，所述的可调谐光源、第一可调光衰减器、第二可调光衰减器、光耦合器和平衡光电探测器组成外差干涉仪结构。
...【技术特征摘要】
1.一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，包括复合光学接口模块、可调谐光源、第一可调光衰减器、第二可调光衰减器、光耦合器、平衡光电探测器、数据采集卡和控制器模块；
2.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的复合光学接口模块包括气密光学接口、密封槽和盖板，所述的气密光学接口和密封槽设在盖板上，所述的气密光学接口具备多个光纤接口，用于光纤传感器的连接。
3.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的光纤传感器为光纤光栅传感器和单模光纤传感器。
4.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取装置，其特征在于，所述的平衡光电探测器与数据采集卡之间设有电学低通滤波器。
5.一种气体绝缘组合电器光谱传感信号的分时提取方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的气体绝缘组合电器光谱传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈孝信，邵先军，郑一鸣，李晨，钱平，胡俊华，徐华，刘浩军，梅冰笑，王绍安，李斐然，赵琳，梁云，黄莉，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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