高压直流海缆综合在线监测系统研究

直流海底电缆在我国的应用尚处于起步阶段,运行经验不足,同时由于海底环境复杂,例行巡检困难,因此亟需对直流海缆的在线监测方法进行研究。分布式光纤技术是近年来发展的新型光纤传感技术,可实现对温度、应力等参量的在线测量。文章建立了基于分布式光纤传感技术的高压直流海底电缆综合在线监测系统,综合利用了分布式光纤的BOTDA,ROTDR以及Φ-OTDR原理,提出了布里渊频移解耦方案,可对直流海缆运行过程中的温度、应变、扰动等进行实时测量,同时该系统还融合了船舶AIS功能,实现对直流海缆区域内来往船只的监测及警告,保障了直流海缆的安全稳定运行。最后对该系统在南澳±160 k V直流海缆工程中的运行数据进行分析,验证了系统的有效性。     

基于分布式光纤振动传感的海底电缆绝缘击穿故障检测

为了研究分布式光纤振动传感技术检测海底电缆绝缘击穿的可行性,进行了绝缘击穿实体试验。搭建了绝缘击穿实体试验系统,利用高压脉冲对具有绝缘缺陷的海缆进行冲击;利用分布式光纤振动传感测量设备实时监测缆体沿线的振动信号,利用时空谱图直观展示了击穿故障前后的信号变化,并对击穿点的振动信号进行了时频分析。结果表明,海缆绝缘击穿时会产生强烈的振动,该振动信号的频率成分分布于0~1 000 Hz范围内,分布式光纤振动传感可有效实现海缆绝缘击穿故障的检测和定位。     

海底电缆综合监测关键技术及应用

跨海电网海底电缆由于缺乏有效的技术监测手段,导致海底电缆故障及停电事故时有发生。通过抽取海底电缆复合光纤作为分布式监测的传感元件,构建了海底电缆综合监测系统,实现对海底电缆运行状态实时在线监测,取得多项关键技术突破。重点介绍了利用光纤拉曼散射、布里渊散射和瑞利散射分别对温度、应变和振动特性反应敏感的技术原理,以及实现对海底电缆运行的温度、应变状态和振动事件进行分布式综合监测的技术成果,支撑了跨海电网安全稳定运行。该技术在实际应用中取得了显著效果,并且经济和社会效益突出,具有进一步推广应用的前景。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

基于分布式光纤传感技术的高压海底电缆外力损坏仿真

高压海底电缆的安全稳定运行对于海上能源的开发具有重要的作用,海缆电缆的损坏主要由外力引起,针对分布式光纤传感器在线监测高压海底电缆运行状况的方法,利用有限元软件ANSYS建立XLPE高压海底电缆模型,仿真分析海底电缆受到外力损坏时,内部物理量的变化,为分布式光纤传感器在线监测高压海底电缆运行状态提供参考。     

110kV光电复合海缆立体在线监测系统研发

通过对分布式光纤传感技术及布里渊光时域反射领域国内外研究应用情况的介绍,阐述了利用光电复合海缆富余光纤作为传感元件进行海缆在线监测研究的技术路线。着重论述分布式光纤温度和应变传感技术原理及基于BOTDR海缆本体状态实时在线监测的研究：船舶自动识别系统（AIS）和视频系统构建的肇事船只确认子系统可以与BOTDR系统联动,提前预警海缆异常状态,确认肇事船只;探讨海洋磁力计对海缆故障点进行水下定位方法。文章归纳总结了从海缆本体状态监测到海上肇事船只确认及海缆故障点定位的海缆立体监测研发成果,该成果在海洋环境下有着广泛的推广应用前景。     

基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测

高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。     

海底电缆外伤自测

海底电缆由于接触船舶的铺和渔具等，产生外伤损坏不可完全避免，因此，研究探测由外伤引起的海缆变形，已成为现代提高海缆可靠性的一项技术，与海缆的开发同步发展。本文介绍的成果是日本股仓公司推荐的。海底电缆外伤自测其原理：光纤受侧压力，传输衰减增加，监测衰减变化，确定外伤位置。复合在电缆中的光纤单元，用于通信的光纤置放在较深的骨架槽内，使光纤不易受外伤引起的侧压；用于外伤传感的光纤置放在较浅的骨架槽中，使光纤对外伤侧压敏感。如此缆在受一定程度外伤时，通信功能正常，而外伤感应又能传至监测器。这项成果的测试…     

三芯海底电缆中光纤与缆体应变关系的有限元分析方法

为了利用分布式光纤应变传感技术测量的光纤应变反映三芯光纤复合海底电缆的缆体应变,通过有限元方法进行了建模、求解和分析。通过合并导体屏蔽、绝缘屏蔽、半导体阻水层、填充层,忽略黄铜带、铠装垫层、外被层,对模型进行了简化;选用SOLID164单元对模型进行了动力学分析;施加匀速载荷对海缆进行了拉伸仿真试验。利用最小二乘法对铜导体、XLPE、铅护套、钢丝铠装与光单元的应变进行了拟合,获得了它们的函数关系式。模型求解结果满足弹塑性材料特性,可为研究海底电缆的力学性能、判断海底电缆工作状态提供参考。     

海南联网系统500kV海底电缆温度在线监测研究

导体温度是电缆运行非常重要的参数之一,讨论了海南联网系统500 k V海底电缆温度在线监测方式,介绍了利用布里渊散射分布式测量海底电缆表面温度的原理,结合IEC 60287标准中的内容,对热阻计算进行了优化,从而依据海缆表面的温度推导出导体的温度,实现海底电缆导体温度的实时分布式监测。     

海上风电场海底高压电缆故障监测方法的研究

海底高压电缆是海上风电场传输电能的重要组成组成部分,因此海底高压电缆的安全运行对海上风电电力系统至关重要。针对分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状况的方法,利用有限元软件ANSYS建立XLPE海底高压电缆模型,仿真分析海底高压电缆在不同故障形式下,海底高压电缆内部物理量的变化,为分布式光纤传感器在线监测海底高压电缆运行状态提供参考。最后,根据这些仿真结果提出了一个信息融合的模型,以方便综合利用这些特征量和提高定位精度。     

基于光纤脉冲传输的海缆故障测距系统及方法

针对海底电缆运维技术,尤其是在线故障位置检测手段不足,如现有GPS对时在线测距装置电路复杂、成本高、可靠性差、定位精度低的问题,文中提出了一种基于光纤脉冲传输的海缆故障测距系统及方法。该系统利用海缆中的光纤传输脉冲信号,通过优化设计可编程计数单元延时方波脉冲和测距算法,消除测试盲区,实现海缆全长范围的在线故障位置检测功能。试验结果表明:该系统硬件简单、可靠性高、安装方便、定位精度高。     

高压直流XLPE海缆现场试验方法综述

随着海上风电装机容量的快速增加,高压直流XLPE海缆近年在欧洲和我国都得到快速发展,而目前尚无直流海缆预防性试验方法技术规范的国际标准,随着柔性直流输电技术的发展,我国电网运行单位亟需这方面的技术规范来指导预防性试验工作的开展。本文综述了国际上高压直流海底电缆的现场试验方法,包括直流耐压试验、时域反射法的定位测量、附件的试验方法,并对直流下绝缘材料的局部放电特性进行了讨论,最后介绍了分布式光纤监测技术在直流海底电缆温度与应力、应变监测方面的应用前景。     

500 kV充油海底电缆导体温度分布式光纤传感监测及应用

依据海南联网系统500 kV海底电缆捆绑特殊海底光缆的实际情况,通过分布式光纤传感技术结合经有限元仿真模型优化的IEC60287热路模型的方法可以监测海底电缆内部的温度分布。在实验室中搭建岸上模拟实验平台,利用中压电缆捆绑光纤的结构进行捆绑电缆岸上模拟实验。同时,将经验证的温度监测方法应用于海南联网系统500 kV海底电缆,以C相空气段为例监测捆绑电缆光单元的温度。采用有限元仿真计算电缆表面的温度,根据电缆表面的温度基于热路模型推导出对应的导体温度,得到电缆导体在实际运行过程中的温度变化。岸上模拟实验测量的导体温度与数值计算得到导体温度的误差低于1.77%, 验证了海底电缆导体温度监测方法的准确性。     

一种柔性光纤复合海底电缆的设计及制备方法

从柔性海缆的设计技术、加工制备等方面进行分析,提出在潮汐能、波浪能发电装置领域中采用柔性光纤复合海底电缆的设计方案,可优化常用海缆的防水性能。柔性光纤复合海底电缆具有重量轻、尺寸小、抗拉强度高、柔软性能优良、抗蠕变强等性能,为作业装备提供稳定可靠的电力传输及通信。     

10kV智能光纤复合电缆技术研究与测试验证

在泛在电力物联网建设的背景下,采用分布式光纤测温技术、光纤复合电缆技术、电缆载流量动态分析技术,实现10 kV智能光纤复合电缆设计和验证,实现配电网的智能化、测温实时化和电缆温度状态可视化,实现电缆状态的自主快速感知和故障预警.该复合电缆具有实时、分布式温度监测功能、测温精度高、故障定位精确,为抢修、迎峰度夏、负荷切换...     

光纤测温系统在电缆运行维护中的应用

随着城市发展,电网改造和城区线路入地的要求越来越高。分布式电缆光纤温度监测系统的应用,具有系统稳定性强,集计算机、光纤通讯、光纤传感、光电控制等技术于一体,不受电磁干扰等优点,可连续监测长距离大范围环境温度信息,并对入地电缆故障部位、温度准确判断与预警,解决单相负载过重等问题,为电力电缆检修运行维护提供了准确依据。文章对系统构成与实施、多系统连网集中控制、实现功能等阐述了光纤测温在大规模城网改造线路入地后应用。     

光纤传感技术及其在智能化电缆隧道的应用

随着光纤传感技术的发展,光纤传感技术在电力领域得到了广泛的研究和应用。文章首先分析了光纤布拉格光栅传感器和分布式光纤传感的响应机理、系统及其在电力领域中的应用,分析了电力应用光纤传感技术的发展方向。然后面向电缆管道智能化发展的需要,结合具体的监测场景和参量,比如温度、应力、振动、管道危害性气体成分分析等,提出了结合波导集成气体探测器和光纤光栅加速度计的电缆隧道多参量状态监测方案,以降低电缆管道智能化监测成本,提高电缆隧道的维护安全和管理水平,促进智能电网的快速发展。     

分布式光纤温度故障预警监测系统原理及应用

分布式光纤温度监测是一种用于实时测量空间温度场分布的技术。介绍了一种分布式光纤温度故障预警监测系统的功能及工作原理,以沪北供电分公司某配电站为例,采用分布式光纤测温技术实现了对安装在10kV开关柜中的静触头、母线、电缆仓、电缆头等实施温度在线监测。     

500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统研究

海南联网系统500 kV海底电缆运行环境复杂多变,会直接影响到海底电缆的运行状态.为了有效掌握海南联网系统三相31 km海底电缆的运行状态,研究充油海底电缆运行状态综合在线监测技术至关重要.文中根据海底电缆实际运行监测要求,结合充油海底电缆捆绑通信光缆的这一特殊结构,开展了基于布里渊光时域分析的分布式光纤温度传感技术研究,建立了基于IEC 60287热路模型的充油海底电缆的温度热场分布的热路模型,研制了500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统,完成了系统的现场安装及挂网运行.该系统能实时监测海底电缆的温度、油流以及油压等运行参数,通过海底电缆温度、油流以及油压历史数据分析,表明系统可实时监测海底电缆的运行状态及稳定可靠运行.