5海底电缆数字化智能状态监测关键技术（水印）-吕安强202311.pdf

1、海底电缆数字化智能状态监测关键技术海底电缆数字化智能状态监测关键技术吕安强吕安强20232023年年1111月月华北电力大学 吕安强汇报内容分布式光纤传感技术1 1海底电缆状态监测2 2深入研究与推广3 3华北电力大学 吕安强汇报内容分布式光纤传感技术1 1海底电缆状态监测2 2深入研究与推广3 3华北电力大学 吕安强1.分布式光纤传感技术 光纤作为通信介质已经应用到各行各业及日常生活中。光纤具有体积小、距离长、成本低、不受电磁干扰等突出优点。目前熟知的应用：光纤通信。5km裸纤裸纤UV塑料护套光纤跳线塑料护套光纤跳线各类光缆各类光缆华北电力大学 吕安强光纤靠光纤靠什么什么传感？传感？温度、应

2、变、振动、定位温度、应变、振动、定位1.分布式光纤传感技术瑞利布里渊拉曼华北电力大学 吕安强光光时域时域反射计（反射计（OTDR）测量光纤衰减测量光纤衰减布里渊光布里渊光时域时域反射计（反射计（BOTDR/A）测量光纤温度和应变测量光纤温度和应变DTS（拉曼光时域反射计拉曼光时域反射计ROTDR）测量光纤温度测量光纤温度DAS（相位光时域反射计相位光时域反射计-OTDR）测量光纤振动测量光纤振动 测量距离可达几十公里 可实现定位 抗电磁干扰 适合分布式监测1.分布式光纤传感技术华北电力大学 吕安强汇报内容分布式光纤传感技术1 1海底电缆状态监测2 2深入研究与推广3 3华北电力大学 吕安强海底

3、电缆实时运行综合监测系统海底电缆实时运行综合监测系统华北电力大学 吕安强 应用领域重要：海底电缆主要应用于岛屿和海上石油平台供电、海上风电场输电等重要场合，其安全稳定关乎社会生产和生活。承担任务重要：光纤复合海底电缆承担电力传输和光纤通信双重任务，对安全性要求更高。背景背景意义意义华北电力大学 吕安强 铜导体 导体屏蔽 XLPE绝缘 绝缘屏蔽 铅合金护套 HDPE护套光单元黄铜带绳被层钢丝铠装层外被层光纤钢管聚乙烯护套半导电阻水带PET填充条背景意义背景意义导体光纤导体光纤华北电力大学 吕安强 故障频发：海底电缆结构复杂、体积和重量大、价格高，在运输、敷设、运行中受盘绕、拉伸、锚砸、钩挂、洋流

4、冲刷、负荷电流变化等各种因素影响，锚害、磨损、绝缘劣化、短路等故障时有发生。归纳为两大类故障：机械故障、电气故障锚害故障接地短路故障背景背景意义意义海洋生物破坏华北电力大学 吕安强种类种类方法方法优点优点缺点缺点局部放局部放电在线电在线监测监测电容耦合电容耦合结构简单、安装简单结构简单、安装简单灵敏度高灵敏度高由于外界强由于外界强电磁干扰源多电磁干扰源多、信号微弱、信号、信号微弱、信号原始波形畸变严重、局部放电脉冲信号原始波形畸变严重、局部放电脉冲信号识别识别困难困难等原因，实际应用效果不佳。等原因，实际应用效果不佳。电感耦合电感耦合直接耦合直接耦合超声波超声波光探测光探测法法红外热成像红外热

5、成像测量灵敏度高测量灵敏度高结果直观、可靠性好结果直观、可靠性好只能应用于可视的有限范围只能应用于可视的有限范围之内，不适合之内，不适合地地下电缆、下电缆、海底电缆状态监测海底电缆状态监测紫外成像法紫外成像法-接地电流接地电流法法能对整条电缆的能对整条电缆的绝缘性能绝缘性能进行进行定性分析定性分析不能不能进行故障进行故障定位定位-tan能反映电缆线路能反映电缆线路绝缘整体绝缘整体性能的性能的优劣优劣无法刻画无法刻画线路线路局部局部因老化、受潮等因素引发因老化、受潮等因素引发的绝缘劣化的绝缘劣化以上方法都不能获得海底电缆的机械状态。研究研究现状现状华北电力大学 吕安强13海底电缆实时运行综合监测

6、系统海底电缆实时运行综合监测系统华北电力大学 吕安强海底电缆常规机械模型建模（国际大电网会议CIGRE建议）直线拉伸弯曲扭转基于传感数据的缆体多参量获取基于传感数据的缆体多参量获取华北电力大学 吕安强海底电缆机械故障模型建模锚砸钩挂基于传感数据的缆体多参量获取基于传感数据的缆体多参量获取华北电力大学 吕安强基于传感数据的缆体多参量获取基于传感数据的缆体多参量获取光纤应变空间分布锚害处光纤应变的时间曲线锚害处海底电缆的截面变形华北电力大学 吕安强海底电缆常规热力学模型建模稳态周期负荷应急负荷11T2T1W11W3T绝缘层热阻铠装层热阻2W半导电阻水带热阻5T4T2沥青防腐层热阻HDPE塑料护层热