基于水下信标的海底电缆故障定位系统技术方案

本实用新型专利技术为基于水下信标的海底电缆故障定位系统，包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；首端接地箱和末端接地箱分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱与地面变电站或地面通讯设备连接，末端接地箱与海上平台的地面电缆连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器，电流互感器与电流采集器连接；海底电缆上间隔安装有多个防压盒，每个防压盒内均插装有水下信标，水下信标通电向脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器将脉冲信号传输至上位机；防压盒内安装有感应取能模块和化学电池，电缆正常时感应取能模块为水下信标供电，发生故障时化学电池为水下信标供电。通过电流互感器和水下定位信标协同工作的方式，精准定位故障位置。精准定位故障位置。精准定位故障位置。

【技术实现步骤摘要】
基于水下信标的海底电缆故障定位系统


[0001]本技术属于海底电缆故障检测
，具体涉及一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统。

技术介绍

[0002]随着海底电缆技术的飞速发展，海底电缆的应用越来越广，主要用于传输电能和光纤通信。但是海底电缆的工作环境复杂，一方面随着船只排水量越来越大，大型船锚在下放停泊时往往能够触及到海底电缆敷设的深度，在利用卷扬机收锚时，很容易导致海底电缆断裂；另一方面，伴随着海底电缆敷设的深度不断增加，海底电缆承受的压力更大，海水腐蚀更快，海底电缆也会遭到泥沙磨损以及因自由悬挂疲劳而损坏。电缆一旦发生故障，造成的损失是巨大的，因此及时定位故障位置能够实现海底电缆的快速运维。
[0003]在海洋环境中，海底电缆的故障定位存在难度，现有技术一些是利用声波仪来探测电缆，通过声波反馈来寻找故障位置，但是声波仪需要搭载巡检机器人，定位准确度取决于巡检机器人巡检路径的准确性，同时还增加定位装置的复杂度。还有一些通过故障检测仪进行故障定位，但是故障检测仪只能确定故障的大致范围，具体位置需要通过水下航行器进行定位。
[0004]综上，现有技术存在故障定位不准、定位装置复杂等问题，故本申请提出一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，不仅结构简单，而且在精准定位的同时实现快速检测。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供了一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；
[0008]首端接地箱和末端接地箱分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱与地面变电站或地面通讯设备连接，末端接地箱与海上平台的地面电缆连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器，电流采集器位于首端接地箱内，电流采集器与电流互感器连接，同时与上位机进行数据传输；
[0009]海底电缆上间隔安装有多个防压盒，每个防压盒内均插装有水下信标，水下信标通电向安装在海上平台上的脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器将脉冲信号传输至上位机；防压盒内安装有感应取能模块和化学电池，海底电缆未发生故障时感应取能模块为水下信标供电，发生故障时化学电池为水下信标供电。
[0010]进一步的，所述水下信标包括防压壳体、密封壳体和脉冲信号发射芯片；防压壳体的一端与密封壳体的一端连接，密封壳体的另一端插装在防压盒内，脉冲信号发射芯片嵌在防压壳体和密封壳体内。
[0011]进一步的，所述感应取能模块包括电磁铁芯、感应线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片；感应线圈内嵌在防压盒内，电磁铁芯位于感应线圈的中心；整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片集成在电路板上，电路板内置在防压盒内；感应线圈产生的感应电压经过整流、滤波和稳压后为水下信标供电；控制芯片用于控制感应取能模块或化学电池为水下信标供电。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0013](1)本技术通过三相电流互感器和水下定位信标协同工作的方式，精准定位故障位置；三相电流互感器采集的三相电流用于判断海底电缆是否发生故障，根据水下信标发送脉冲信号的频率的变化不同确定该水下信标的位置，进而确定故障位置，为运维提供信息。此外，还可以根据脉冲信号的发送位置，定位海底电缆的位置。
[0014](2)海底电缆发生故障时，上位机可以发出预警，使地面变电站或地面通讯设备减小能量输出功率，可以降低海底电缆三相线芯的损伤程度。
附图说明
[0015]图1是本技术的整体结构图；
[0016]图2是水下信标的内部结构图；
[0017]图3是防压槽前端内部示意图；
[0018]图中，1
‑
首端接地箱；2
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电流互感器；3
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水下信标；4
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防压盒；5
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末端接地箱；6
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线箍；
[0019]301
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防压壳体；302
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密封壳体；303
‑
脉冲信号发射芯片；401
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电磁铁芯；402
‑
电磁线圈。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本技术的技术方案进行详细描述，但并不以此限定本申请的保护范围。
[0021]本技术为一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，包括首端接地箱1、电流互感器2、水下信标3、防压盒4、末端接地箱5、电流采集器(图中未画出)和脉冲信号接收器(图中未画出)；
[0022]首端接地箱1和末端接地箱5分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱1位于海岸上，同时首端接地箱1与地面变电站或地面通讯设备连接，用于实现地面变电站或地面通讯设备与海底电缆的连接；末端接地箱5位于海上平台上，同时末端接地箱5与海上平台的地面电缆连接，用于实现海上平台地面电缆与海底电缆的连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器2，电流采集器位于首端接地箱1内，电流采集器与电流互感器2连接，电流互感器2采集海底电缆的三相电流并传输至电流采集器，电流采集器将三相电流的模拟信号转换为数字信号，再通过无线方式传输至上位机，当出现三相不平衡电流时，即三相电流超过阈值，表明海底电缆发生故障；
[0023]海底电缆上通过线箍6间隔安装有多个防压盒4，每个防压盒4内均插装有水下信标3；防压盒4内安装有为水下信标3供电的感应取能模块和化学电池，海底电缆未发生故障时感应取能模块根据电磁感应获得感应电压，为水下信标3供电；海底电缆发生故障时，由
化学电池为水下信标3供电；水下信标3通电即可向安装在海上平台上的脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器对脉冲信号进行调制后无线传输至上位机；由于水下信标3在两个供电方式下发送的脉冲信号的频率不同，因此上位机根据脉冲信号的频率不同即可锁定水下信标3的位置，进而实现故障定位。
[0024]所述水下信标3包括防压壳体301、密封壳体302和脉冲信号发射芯片303；防压壳体301的一端与密封壳体302的一端连接，脉冲信号发射芯片303嵌在防压壳体301和密封壳体302内，密封壳体302的另一端插装在防压盒4内，使得水下信标3的大部分位于防压盒4外，可以有效减小发出脉冲信号的衰减率；防压壳体301用于阻挡海水对水下信标3产生的冲击力，保证脉冲信号发射芯片303的灵敏性；密封壳体302用于防止海水进入水下信标3内部和防止腐蚀，为脉冲信号发射芯片303提供干燥密封的封装环境。
[0025]所述感应取能模块包括电磁铁芯401、感应线圈402、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片；感应线圈402内嵌在防压盒4内，电磁铁芯401位于感应线圈4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，其特征在于，该系统包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；首端接地箱和末端接地箱分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱与地面变电站或地面通讯设备连接，末端接地箱与海上平台的地面电缆连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器，电流采集器位于首端接地箱内，电流采集器与电流互感器连接，同时与上位机进行数据传输；海底电缆上间隔安装有多个防压盒，每个防压盒内均插装有水下信标，水下信标通电向安装在海上平台上的脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器将脉冲信号传输至上位机；防压盒内安装有感应取能模块和化学电池，海底电缆未发生故障时感应取能模块为水下信标供电，发生故障时...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅春晓，谭建鑫，卢盛欣，张清清，张国峰，吴伟强，李瑞，尹军杰，陈程，李练兵，代亮亮，
申请(专利权)人：河北建投海上风电有限公司，
类型：新型
国别省市：