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光纤传感技术在海底电缆监测中的研究及应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-04-27  来源:电力信息与通信技术
       1研究背景

海底电缆作为全球能源互联网跨海互联的重要通道,运行环境恶劣,容易造成绝缘老化,并可能导致海缆故障。特别是随着海洋活动日益增加,海缆受船锚拖拽等破坏情况时有发生,传统的监视方式无法及时发现和预警。近年来,全球海缆事故引发重大社会问题时有报道,严重影响了跨海互联智能电网和信息通信网络安全稳定运行。

2主要创新点

基于分布式光纤传感的海缆实时应变/温度监测技术

基于光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)研究光纤布里渊散射频移和强度与海缆应变和温度变化的作用规律,获取海缆正常工作状态和故障状态下的应变与温度数据;研究了光纤应变和温度数据与海缆运行状态的关系,为海缆的故障判断提供理论依据,并确定科学的故障判据。采用有限元技术实现海缆应变和温度的建模与分析,建立了海缆和光纤的应变/温度关系,为海缆应变/温度的准确测量、预警和报警阈值的科学设定提供了理论依据(见图1)。

三维定位技术确定海缆故障点

通过收集分析BOTDR、海缆地理和路由数据,建立了海缆光纤长度与“经纬度-深度”三维信息数据库,为了提高数据库信息的准确度,结合海缆铺设沿线地形图、海缆路由剖面图及海缆路由竣工图等实际情况对数据库进行必要的修正,并尽可能多地提取海缆路由、海底地形和海底地质结构特征点作为标定依据。

一旦海缆发生故障,BOTDR测试数据会有非常明显的变化,系统软件将会发生故障报警,将故障时海缆数据与该通道测试标准曲线相比对,通过查找数据库,立即获得故障点的经纬度和深度信息,从而准确确定故障点位置,为海缆修复和快速打捞提供依据(见图2)。

海上视频监视与AISBOTDR数据融合的海缆肇事确认技术

应用分布式光纤应变测量技术,测量海缆复合光纤的实时应变分布,当锚害发生时BOTDR对应海缆部位的应变数据超过报警阈值时,系统报警并由应变数据确定报警点在光纤上的位置;利用光纤和海缆的长度关系换算出报警点在海缆上的位置,再根据施工路由图中的海缆地理坐标和深度数据得出报警点的地理坐标;由AIS自动识别系统实时记录海缆上方过往船只的航速、时间、经纬度、航向、船号等数据,调取锚害发生时段内的AIS信息,确定肇事船只;岸边摄像头根据地理坐标和肇事船只当前地理坐标计算摄像头偏转角,拍摄肇事船只影像作为肇事逃逸的理赔证据,弥补锚害造成的巨大损失。

 
 
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