GIS海底电缆分布式光纤测温监测系统

发表时间: 2020-04-30 14:06:28

作者: 福州英诺

来源: GIS海底电缆分布式光纤测温监测系统


伴随着陆地资源的逐渐匮乏,海洋已经俨然成为人类资源探索的众矢之的,也是近几年国际上激烈竞争的焦点之一。随着世界各国对海洋的不断开发和研究,越来越多地用到了海底电缆。由于海底电缆深埋海底,其运行状态及故障的监测就显得尤为重要。一旦出现故障,其探测和修复往往耗费大量的人力、财力和时间,有时甚至超过敷设一根新电缆的投入。




海缆的运行温度是电缆的一个重要参数。当电缆在额定负荷下运行时,线芯温度 达到允许值。电缆一旦过负荷,线芯温度将急剧上升,加速绝缘老化,甚至发生热击穿。例 如,研究发现,当交联聚乙烯(XLPE)电缆的工作温度超过允许值的8%时,其寿命将减半;如 果超过15%,电缆寿命将只剩下1/4。所以,必须对海底电缆的温度进行实时的监控。997年,亚喀巴湾,连接约旦和埃及的400kV海底电缆,采用分布式光纤传感监视 电缆温度的变化,对高压电缆导线进行监测,该系统一直应用至今;国内对陆地高压电缆的 表面温度也采用基于拉曼散射的分布式光纤温度传感技术进行监测;但是,目前这些研究 方法对象往往都是陆地高压电缆,而且采用的技术方法单一,对于敷设在浅海域淤泥质海 床上的海底电缆难以直接使用。


分布式光纤测温技术是一种新型的温度测量技术,该技术温度误差小、定位精度 高、响应时间短、运行可靠且能实现长距离大范围测温,可有效应用于海底电缆的温度在线 监测。该技术的核心部件就是分布式光纤温度传感器,它能够连续测量传感光纤沿线所在 处的温度、应力应变,测量距离范围为几公里至几十公里,空间定位精度达到m的数量级,能 够进行不间断自动测量,特别适用于大范围多点测量的应用场合。 [0020] 分布式光纤传感技术的原理,利用高功率激光脉冲入射到光纤中,在传播过程中 与光纤分子相互作用产生3种散射光,即瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射。


基于地理信息GIS采集技术的海底电缆监测系统主要实现的功能:①环境参数获 取:利用建立分布在海底电缆信息采集站,获取覆盖海底电缆周边范围的环境参数;②实时 动态监测:采用分布式光纤测温技术实现全天候不间断监测海底电缆工作状态,将采集到 的数据信息实时同步传输到监测中心,实现实时观测海底电缆的动态情况;③故障定位:如 有故障,利用GIS地理信息系统完成定位;④预报分析:根据检测到的环境参数,并参考数据 库中数据,综合分析,得到海底电缆对应工作状态。


海底电缆监控系统对由于电缆绝缘层老化、电荷负载不平衡、电流零序谐波、接头不可靠等内部因素引起的异常温升进行分布式监测;对由于船舶意外抛锚、拖网渔具、海底 滑坡等外部因素引起的电缆应力形变监测。电力电缆的故障与隐患较多的是发生在电缆接 头处(电缆头),而电缆头所发生的各种故障,一般也不是突发的,而是由于电缆头处因连接 不牢固、工艺水平不够等原因导致的接触电阻过大,使其在连接处的温度明显升高,进而导 致绝缘破坏、泄漏电流增大,随着问题逐步加剧,最终导致质变。而连接处以外的电阻较为均匀,一般不易发生故障,但因为电缆制作过程中的质量问题、外力破坏、敷设过程中的损 伤等问题导致的故障和隐患也屡见不鲜,因此在故障判断时,要注意温度变化的各种情况 并结合实际,分析给出可能性最大的电缆故障。需要指出的是,由于天气、海底情况、负荷状况等原因,不同时间的温度不同,电缆头和连接处的温度与别处也略有不同,但温度的总体 水平相一致,即总体温度较高时各点温度均较高,总体温度较低时各点温度均较低。海底电 缆故障判断主要根据分布式光纤测温传感器传回的温度信息分析当前状况下电缆温度是 否正常,以及是否存在隐患

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