【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电缆领域，特别涉及海底电缆损伤在线监测装置和方法。
技术介绍
1、海底电缆的敷设环境复杂，容易受到海底地质变动、海上施工不当、外力机械等造成海底电缆损伤，进而导致海缆接地或相间短路等事故的发生。
2、与陆上敷设电缆相比，电缆在线监测的难度在于海底电缆长度较长，中间无接头，无法安装信号中继装置。由于长距离线路信号衰减问题，目前可用于海底电缆损伤在线监测的方法较少。
3、分布式光纤传感技术是目前较为常见的方法，采用基于布里渊散射特性完成光纤应变特性监测，进而监测锚害对海底光缆线路的安全威胁及并采取应对措施。
4、专利技术人经过研究发现，现有技术中基于分布式光纤传感技术的海底电缆监测方法至少还存在以下缺陷：
5、基于分布式光纤传感技术的海底电缆监测技术，会由于背景噪声对故障信号的干扰问题导致检测效果较差。
6、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于可以提高海底电缆损伤在线监测时损伤定位的准确度。
2、本专利技术提供了一种海底电缆损伤在线监测装置，包括设于海底电缆的金属外护层中的监测钢丝、超声波收发单元和处理单元；
3、所述监测钢丝为无焊接钢丝且其表面涂覆有高波阻抗材料层；所述海底电缆为不包括接头装置的长距离敷设电缆；
4、所
5、在进行损伤监测时，所述处理单元根据所述超声波收发单元采集的反射信号分别生成所述首端和所述末端的信号反射时长数据，并根据预设算法判断所述海底电缆的金属护层是否存在损伤和计算损伤位置。
6、优选的，在本专利技术中，所述超声波收发单元采用同端激励、同端接收的方式，通过所述第一超声波发送装置发送超声波激励信号后通过所述第一超声波接收装置接收对应的反射信号，和，通过所述第二超声波发送装置发送超声波激励信号后通过所述第二超声波接收装置接收对应的反射信号。
7、优选的，在本专利技术中，所述根据预设算法判断所述海底电缆是否发生损伤和损伤位置，包括：
8、当所述首端的信号反射时长数据t1大于所述末端的信号反射时长数据t2时，通过公式1计算损伤位置x；
9、x＝(1/2)*t1*v (公式1)；
10、当所述首端的信号反射时长数据t1小于所述末端的信号反射时长数据t2时，通过公式2计算损伤位置x；
11、x＝s-(1/2)*t2*v (公式2)；
12、其中，损伤位置x为距离所述首端的长度；v为所述监测钢丝中超声波的波速；s为所述监测钢丝长度；所述信号反射时长数据为从超声波发送装置发送超声波激励信号到接收装置接收反射信号间的时间间隔。
13、优选的，在本专利技术中，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
14、低频段的频率范围包括20khz-50khz。
15、优选的，在本专利技术中，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
16、低频段的频率范围包括25khz-35khz，中心频率为30khz。
17、优选的，在本专利技术中，所述高波阻抗材料层的波阻抗需求值的计算公式包括：
18、z＝ρv；
19、其中，z为波阻抗需求值的最低阈值；ρ为材料密度；v为所述监测钢丝中超声波的传播速度。
20、优选的，在本专利技术中，所述高波阻抗材料涂覆的材料为尼龙。
21、优选的，在本专利技术中，所述金属外护层中的监测钢丝包括一个以上。
22、优选的，在本专利技术中，所述海底电缆的距离包括：
23、5km-30km。
24、在本专利技术实施例的另一面，还提供了一种海底电缆损伤在线监测方法，包括步骤：
25、s11、超声波收发单元获取超声波收发采集的反射信号；所述超声波收发单元包括：设于监测钢丝的首端的第一超声波发送装置和第一超声波接收装置，和，设于所述监测钢丝的末端的第二超声波发送装置和第二超声波接收装置；所述监测钢丝设于海底电缆的金属外护层；所述监测钢丝为无焊接钢丝且其表面涂覆有高波阻抗材料层；所述海底电缆为不包括接头装置的长距离敷设电缆；
26、s12、处理单元分别生成所述首端的信号反射时长数据和所述末端的信号反射时长数据；所述信号反射时长数据为从超声波发送装置发送超声波激励信号到接收装置接收反射信号间的时间间隔；
27、s13、处理单元根据预设算法判断所述海底电缆的金属护层是否存在损伤和计算损伤位置。
28、优选的，在本专利技术中，所述超声波收发单元采用同端激励、同端接收的方式，通过所述第一超声波发送装置发送超声波激励信号后通过所述第一超声波接收装置接收对应的反射信号，和，通过所述第二超声波发送装置发送超声波激励信号后通过所述第二超声波接收装置接收对应的反射信号。
29、优选的，在本专利技术中，所述根据预设算法判断所述海底电缆是否发生损伤和损伤位置，包括：
30、当所述首端的信号反射时长数据t1大于所述末端的信号反射时长数据t2时，通过公式1计算损伤位置x；
31、x＝(1/2)*t1*v (公式1)；
32、当所述首端的信号反射时长数据t1小于所述末端的信号反射时长数据t2时，通过公式2计算损伤位置x；
33、x＝s-(1/2)*t2*v (公式2)；
34、其中，损伤位置x为距离所述首端的长度；v为所述监测钢丝中超声波的波速；s为所述监测钢丝长度。
35、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
36、本专利技术利用了海底电缆的金属外护层中的钢丝，将其特殊处理(涂覆反射层)后作为监测钢丝以用于传输超声波信号；本专利技术中，海底电缆的两端均设有了超声波发送装置和超声波接收装置；在进行损伤的判断和定位时，根据首端和末端的信号反射时长数据的不同情况，选用不同的公式进行损伤位置的计算，进而实现电缆损伤的判断和定位。在本专利技术中金属外护层中的监测钢丝是没有焊接点的整根的钢丝，因此经涂覆反射层后超声波可以沿监测钢丝进行传播反射；这样，当海底电缆中有损伤时，通过分别在海底电缆的两侧进行超声波的收发，可以分别获得损伤部位所反射的不同的信号反射时长数据，进而也就可以计算出损伤部位在海底电缆的具体位置。
37、由上可以看出，本专利技术中的海底电缆监测方式可以有效的避免干扰噪声对反射信号的干扰，因此能够获得更好的定位效果，进而提高了海底电缆损伤在线监测时损伤定位的准确度；此外，由于本专利技术只需在海底电缆陆上首末两端安装超声波发送装置和接收装置，即可对海底电缆受到的机械外力损伤进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，包括设于海底电缆的金属外护层中的监测钢丝、超声波收发单元和处理单元；
2.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述根据预设算法判断所述海底电缆是否发生损伤和损伤位置，包括：
4.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
5.根据权利要求4所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
6.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述高波阻抗材料层的波阻抗需求值的计算公式包括：
7.根据权利要求6所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述高波阻抗材料涂覆的材料为尼龙。
8.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述金属外护层中的监测钢丝包括一个以上。
9.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于
10.一种海底电缆损伤在线监测方法，其特征在于，包括步骤：
11.根据权利要求10所述的海底电缆损伤在线监测方法，其特征在于，包括：
12.根据权利要求10所述的海底电缆损伤在线监测方法，其特征在于，所述根据预设算法判断所述海底电缆是否发生损伤和损伤位置，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，包括设于海底电缆的金属外护层中的监测钢丝、超声波收发单元和处理单元；
2.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述根据预设算法判断所述海底电缆是否发生损伤和损伤位置，包括：
4.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
5.根据权利要求4所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述超声波收发单元中超声波的发射频率包括：
6.根据权利要求1所述的海底电缆损伤在线监测装置，其特征在于，所述高波阻抗材...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘维功，时振堂，李国锋，吴冠霖，董杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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