一种三芯海底电缆局部放电检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及局放检测技术领域，公开了一种三芯海底电缆局部放电检测系统及方法，其系统通过光源发出脉冲光，经过光放大器增强后，第一耦合器将脉冲光分成两路，两路脉冲光分别进行起偏和延时，两路光路经过第二耦合器输出到环形器中，并输入到待检测的三芯海底电缆的光纤中，三芯海底电缆的光纤中的反向散射光经环形器输出，并经过第三耦合器分成两路，将反向散射光分别进行检偏和延时，并将两路的反向散射光通过第四耦合器耦合至光电探测器进行光电转换为电信号，通过信号处理模块对电信号进行局放检测，得到局部放电检测结果，通过上述光路设计在提高灵敏性的同时，降低信号干扰与误判，提高了对海底电缆的局部放电检测的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种三芯海底电缆局部放电检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及局放检测
，尤其涉及一种三芯海底电缆局部放电检测系统及方法。

技术介绍

[0002]海底电缆造价昂贵，且铺设于海底，运维困难。如果海底电缆出现局部放电，因海缆较陆缆距离长得多，局部放电电磁波传播到海缆两端时衰减严重，难以采用陆地电缆的检测手段。
[0003]由于海底电缆多为光纤复合海缆，目前主要通过光纤传感技术监测海底电缆状态。局部放电会产生声、电、热等效应，局部放电产生的热比较微弱，监测精度不高，振动信息检测优势更加明显。
[0004]由于局部放电会产生多种效应，而单一技术原理都具有自身的适用性，例如布里渊对振动更加敏感、拉曼更适用于温度监测。
[0005]目前，采用的拉曼原理的相关专利用于温度检测，但局部放电产生的热量很小，且海底水流提供较好的散热环境，该技术很难通过温度反映局部放电，且检测设备比较复杂，成本较高。
[0006]也有采用瑞利散射原理用于振动检测，瑞利散射是这三种原理中信号最强的，但单一瑞利散射对振动并不是最敏感，从而导致灵敏性不足，局部放电检测准确性不高。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种三芯海底电缆局部放电检测系统及方法，解决了对海底电缆的局部放电检测的灵敏性不足且准确性不高。
[0008]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种三芯海底电缆局部放电检测系统，包括：光源、光放大器、第一耦合器、起偏器、第一延时光纤、第二耦合器、环形器、第三耦合器、检偏器、第二延时光纤、第四耦合器、光电探测器和信号处理模块；
[0009]所述光源用于发出脉冲光；
[0010]所述光放大器与所述光源连接，用于对所述脉冲光进行放大处理；
[0011]所述第一耦合器的输入端与所述光放大器连接，所述第一耦合器的输出端分别与所述起偏器和所述第一延时光纤连接，用于将所述脉冲光进行分光后分别输入至所述起偏器和所述第一延时光纤；
[0012]所述起偏器和所述第一延时光纤均与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述环形器的第一端连接，所述起偏器用于对所述脉冲光进行起偏后输入至所述第二耦合器中，所述第一延时光纤用于对所述脉冲光进行延时处理后输入至所述第二耦合器中，所述第二耦合器用于对经起偏后的脉冲光和所述延时处理后的脉冲光耦合至所述环形器；
[0013]所述环形器的第二端与待检测的三芯海底电缆连接，所述环形器的第三端与所述
第三耦合器的输入端连接，所述环形器用于将经过耦合后的所述脉冲光输入至所述待检测的三芯海底电缆中，并接收所述待检测的三芯海底电缆返回的背向散射光，将所述背向散射光输入至所述第三耦合器；
[0014]所述第三耦合器的输出端分别与所述检偏器和所述第二延时光纤连接，所述检偏器和所述第二延时光纤均与所述第四耦合器的输入端连接，所述第四耦合器的输出端与所述光电探测器连接，所述第三耦合器用于将所述背向散射光分光后输入至所述检偏器和所述第二延时光纤中，所述检偏器用于对所述背向散射光进行检偏后输入至所述第四耦合器，所述第二延时光纤用于对所述背向散射光进行延时处理后输入至所述第四耦合器，所述第四耦合器用于将经检偏后的所述背向散射光和经延时处理后的所述背向散射光耦合至所述光电探测器；
[0015]所述光电探测器与所述信号处理模块连接，所述光电探测器用于将经过耦合后的所述背向散射光进行光电转换为电信号，所述信号处理模块用于对所述电信号进行局部放电检测，得到局部放电检测结果。
[0016]可选地，所述起偏器和所述所述检偏器集成于POL型手动光纤偏振平台上，所述POL型手动光纤偏振平台包括底座、第一支撑架、第二支撑架、起偏光纤接头、检偏光纤接头、第一调节齿轮、第二调节齿轮、旋转机构和固定件；所述第一支撑架和所述第二支撑架均安装于所述底座上，所述所述第一支撑架和所述第二支撑架分别设有所述第一调节齿轮和所述第二调节齿轮，所述起偏光纤接头设于所述第一调节齿轮上，所述检偏光纤接头设于所述第二调节齿轮上，所述旋转机构通过所述固定件与所述底座固定连接，所述第一调节齿轮和所述第二调节齿轮分别与所述旋转机构相互啮合连接。
[0017]可选地，所述旋转机构包括单片机控制电路、步进电机、旋转齿轮和驱动齿轮，所述单片机控制电路与所述步进电机电连接，所述步进电机的输出轴与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述旋转齿轮相互啮合，所述旋转齿轮分别与所述第一调节齿轮和所述第二调节齿轮相互啮合。
[0018]可选地，所述信号处理模块包括：数据采集模块、去噪模块、波形识别模块、特征量提取模块和局放检测模块；
[0019]所述数据采集模块，用于采集所述电信号；
[0020]所述去噪模块，用于对所述电信号进行小波去噪处理，得到平滑曲线；
[0021]所述波形识别模块，用于通过移动窗口最小二乘多项式对所述平滑曲线进行平滑处理，获取曲线数据的极大值与曲线数据的极小值所在窗口为曲线的起点与终点，从而得到一个信号波形；
[0022]所述特征量提取模块，用于计算每个所述窗口的信号波形的特征量，所述特征量包括平均值、偏差和波形最大斜率；还用于计算各个特征量相对其它特征量的相对偏差，若其中有两个特征量的相对偏差大于50％，则认定对应的窗口为奇异窗口；
[0023]所述局放检测模块，用于获取信号波形在预设窗口宽度上的奇异窗口数量，若信号波形在预设窗口宽度上的奇异窗口数量超过预设的窗口数量阈值时，则认定相应时段内发生了局部放电。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种三芯海底电缆局部放电检测方法，应用上述的三芯海底电缆局部放电检测系统，其方法包括：
[0025]通过光源发出脉冲光；
[0026]对所述脉冲光进行放大处理；
[0027]将所述脉冲光进行分光后，对其中一路所述脉冲光进行起偏，对另一路所述脉冲光进行延时处理，对经起偏后的脉冲光和所述延时处理后的脉冲光耦合；
[0028]将经过耦合后的所述脉冲光输入至所述待检测的三芯海底电缆中，并接收所述待检测的三芯海底电缆返回的背向散射光；
[0029]将所述背向散射光分光后，对其中一路所述背向散射光进行检偏，并对另一路所述背向散射光进行延时处理，将经检偏后的所述背向散射光和经延时处理后的所述背向散射光进行耦合；
[0030]将经过耦合后的所述背向散射光进行光电转换为电信号；
[0031]对所述电信号进行局部放电检测，得到局部放电检测结果。
[0032]可选地，对所述电信号进行局部放电检测，得到局部放电检测结果的步骤具体包括：
[0033]采集所述电信号；
[0034]对所述电信号进行小波去噪处理，得到平滑曲线；
[0035]通过移动窗口最小二乘多项式对所述平滑曲线进行平滑处理，获取曲线数据的极大值与曲线数据的极小值所在窗口为曲线的起点与终点，从而得到一个信号波形；
[0036]计算每个所述窗口的信号波形的特征量，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三芯海底电缆局部放电检测系统，其特征在于，包括：光源、光放大器、第一耦合器、起偏器、第一延时光纤、第二耦合器、环形器、第三耦合器、检偏器、第二延时光纤、第四耦合器、光电探测器和信号处理模块；所述光源用于发出脉冲光；所述光放大器与所述光源连接，用于对所述脉冲光进行放大处理；所述第一耦合器的输入端与所述光放大器连接，所述第一耦合器的输出端分别与所述起偏器和所述第一延时光纤连接，用于将所述脉冲光进行分光后分别输入至所述起偏器和所述第一延时光纤；所述起偏器和所述第一延时光纤均与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与所述环形器的第一端连接，所述起偏器用于对所述脉冲光进行起偏后输入至所述第二耦合器中，所述第一延时光纤用于对所述脉冲光进行延时处理后输入至所述第二耦合器中，所述第二耦合器用于对经起偏后的脉冲光和所述延时处理后的脉冲光耦合至所述环形器；所述环形器的第二端与待检测的三芯海底电缆连接，所述环形器的第三端与所述第三耦合器的输入端连接，所述环形器用于将经过耦合后的所述脉冲光输入至所述待检测的三芯海底电缆中，并接收所述待检测的三芯海底电缆返回的背向散射光，将所述背向散射光输入至所述第三耦合器；所述第三耦合器的输出端分别与所述检偏器和所述第二延时光纤连接，所述检偏器和所述第二延时光纤均与所述第四耦合器的输入端连接，所述第四耦合器的输出端与所述光电探测器连接，所述第三耦合器用于将所述背向散射光分光后输入至所述检偏器和所述第二延时光纤中，所述检偏器用于对所述背向散射光进行检偏后输入至所述第四耦合器，所述第二延时光纤用于对所述背向散射光进行延时处理后输入至所述第四耦合器，所述第四耦合器用于将经检偏后的所述背向散射光和经延时处理后的所述背向散射光耦合至所述光电探测器；所述光电探测器与所述信号处理模块连接，所述光电探测器用于将经过耦合后的所述背向散射光进行光电转换为电信号，所述信号处理模块用于对所述电信号进行局部放电检测，得到局部放电检测结果。2.根据权利要求1所述的三芯海底电缆局部放电检测系统，其特征在于，所述起偏器和所述所述检偏器集成于POL型手动光纤偏振平台上，所述POL型手动光纤偏振平台包括底座、第一支撑架、第二支撑架、起偏光纤接头、检偏光纤接头、第一调节齿轮、第二调节齿轮、旋转机构和固定件；所述第一支撑架和所述第二支撑架均安装于所述底座上，所述所述第一支撑架和所述第二支撑架分别设有所述第一调节齿轮和所述第二调节齿轮，所述起偏光纤接头设于所述第一调节齿轮上，所述检偏光纤接头设于所述第二调节齿轮上，所述旋转机构通过所述固定件与所述底座固定连接，所述第一调节齿轮和所述第二调节齿轮分别与所述旋转机构相互啮合连接。3.根据权利要求2所述的三芯海底电缆局部放电检测系统，其特征在于，所述旋转机构包括单片机控制电路、步进电机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖雁群，南保峰，曹安瑛，唐捷，肖集雄，何伟，王航，崔江静，吴宏晓，李迪，杨帅，林敏洪，朱五洲，孙廷玺，宋伟杰，胡欣欣，黄嘉明，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：