一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法技术

本发明专利技术公开了测量技术领域的一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法。本发明专利技术采用布里渊分布式应变/温度测量技术，实现海底光电复合缆实时运行在线监测，通过分析布里渊分布式光纤应变/温度测量数据获取海底光电复合缆实时运行状态信息，并与实际海底电缆状态信息融合，提取海底光电复合缆路由特征信息，从而实现海底电缆故障点检测和准确定位。当海底光电复合缆发生故障时，采用兆欧表来检测电缆故障的性质，判定电缆故障类型，采用时域反射方法进行故障监测并定位光电复合缆中的电缆故障点。结合布里渊光时域反射发测试获得的光纤故障点和时域反射法获取的电缆故障点位置，准确获取海底光电复合缆的故障点地理位置信息。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了测量
的。本专利技术采用布里渊分布式应变/温度测量技术，实现海底光电复合缆实时运行在线监测，通过分析布里渊分布式光纤应变/温度测量数据获取海底光电复合缆实时运行状态信息，并与实际海底电缆状态信息融合，提取海底光电复合缆路由特征信息，从而实现海底电缆故障点检测和准确定位。当海底光电复合缆发生故障时，采用兆欧表来检测电缆故障的性质，判定电缆故障类型，采用时域反射方法进行故障监测并定位光电复合缆中的电缆故障点。结合布里渊光时域反射发测试获得的光纤故障点和时域反射法获取的电缆故障点位置，准确获取海底光电复合缆的故障点地理位置信息。【专利说明】
本专利技术属于测量
，尤其涉及一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准 确定位方法。
技术介绍
我国作为海洋大国，海岸线达3万多公里，内陆江河湖泊众多，海缆作为沿海岛屿 与城市间电力通信、信号传输的重要手段，对于保障海岛居民正常生活、促进沿海地区国民 经济发展、加强海防建设具有十分重要的意义。海底光纤复合电力电缆(简称海底光电复合缆)是一条既能传输电能，又能实现光 纤通信的复合缆，安全性和可靠性都比单独敷设海底光缆和海底电缆高，具有敷设时间短、 施工成本低、节省海底路由资源等诸多优点。近几年我国海底光电复合缆故障率大幅增长。海底光电复合缆故障，从结构上可 分为芯线故障、光纤故障和外层故障，芯线故障包括断线、混线、绝缘不良、接地等；光纤故 障包括光纤断裂、接头处接触不良等；外层故障包括年久老化、进水、虫害等，这些损害会进 一步引发海缆芯线故障和光纤故障。所以海缆芯线和光纤的破损是影响海缆正常工作的主 要故障。我国海底光电复合缆大多数敷设于浅海区域，受船锚、渔捞损坏的情况特别严重， 易导致海缆芯线、光纤和外层的破损。一旦海底光电复合缆发生故障，必须尽快确定故障类 型、准确定位故障点位置，力争将损失降到最低限度。但是在茫茫大海中打捞直径约为Ilcm 的海底光电复合缆相当困难，正因为海底光电复合缆故障定位及维修的特殊性，使得故障 点的定位需要更高的精度，所以我们有必要研究海底光电复合缆全方位监测及故障点准确 定位的新方法、新手段。该方法可避免或减少船锚拖拽等外力破坏造成海缆中断的停电损 失，缩短海缆中断后电缆头的查找时间和抢修时间，极大提高海底光电复合缆运行的可靠 性，对确保电网安全稳定运行具有十分重要的意义。近几年，海底光缆进行在线监测及故障点定位的方法主要有光时域反射法、基于 拉曼散射的光时域反射法和基于布里渊散射的光时域反射法。光时域反射法主要通过测量 光纤中背向瑞利散射光的到达时间来定位故障点距离，无法获知海底光缆运行过程中的温 度和应变信息。基于拉曼散射的光时域反射法通过测量光纤中的背向拉曼散射信号获取 光纤沿线的温度分布，只能实现海底光缆温度信息的在线监测，无法实现应变的测量，因此 该技术对受外力破坏的应变事件无法实现在线监测。基于布里渊散射的光时域反射法，通 过检测光纤中背向布里渊散射信号的频移和强度，获取光纤沿线的应变和温度变化，从而 实现海底光缆故障点位置。但该技术适用于海缆中光纤破损故障、应变/温度变化较大的 芯线故障和外层故障，对于应变/温度变化不明显的芯线故障和外层故障不能直接检测。 且三种方法都只能测量光纤故障点距测试点的距离，不能确定故障点的地理位置，特别是 光纤余长、线路盘缆、线路路由不平坦等因素会对故障点定位带来很大的影响，定位精度较 低。海底电缆故障点定位方法多采用时域反射法，其基于传输线理论，通过计算发射脉冲和故障点回波脉冲之间的时间差来测量线路上故障点的位置，可用于海底电缆长度和 故障点位置的测量，但只能在海底电缆发生故障后进行检测，无法实现实时在线监测。海底光电复合缆不仅具有海底电缆的电力传输功能，而且具有海底光缆的光纤信 息传输功能。以上故障检测方法仅局限于单一的故障检测手段，能体现海底电缆或海底光 缆的状态，不具备对芯线、光纤和外层故障同时监测的能力，且无法实现海底光电复合缆故 障点的准确定位。因此我们迫切需要找到一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定 位的新方法，从而保障海底光电复合缆的安全运行。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提到的现有的故障检测方法的检测手段单一、芯线故障和外层故 障不能直接检测以及无法实现海底光电复合缆故障点准确定位的问题，本专利技术提出了一种 海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法。，其特征在于，所述方法 具体包括以下步骤:步骤1:故障发生前，将布里渊光时域反射仪BOTDR连接到海底光电复合缆的光 纤单元，用光时域反射法对海底光电复合缆进行实时在线监测，获取光纤的应变/温度信 息和光纤长度，并根据海底光电复合缆线路的施工材料获取绞合节距和光纤余长，结合海 底光电复合缆路由、海底地形和海底地质结构信息，提取海底光电复合缆的特征点，观察记 录海底光电复合缆的监测数据，建立每相海底光电复合缆的标准测试曲线；步骤2:故障发生后，将布里渊光时域反射仪BOTDR测到的故障海底光电复合缆曲 线与该相海底光电复合缆标准测试曲线对比，将应变或温度出现骤升或骤降的地方，初步 确定为光纤的故障点；并通过光时域反射法，根据布里渊光时域反射仪BOTDR内置时钟电 路计算的入射光和接收散射光的时间差，计算得到光纤故障点的光纤长度；步骤3:断开布里渊光时域反射仪B0TDR，将时域反射仪TDR连接到海底光电复合 缆的铜导体信号线，得到海底光电复合缆的长度；并进行离线检测故障，判断海底光电复合 缆的故障类型，从而根据故障类型所对应的方法确定故障点，计算得到故障点的海底光电 复合缆长度；步骤4:根据布里渊光时域反射仪BOTDR和时域反射仪TDR测得的光纤长度和海 底光电复合缆长度，结合绞合节距和光纤余长，建立光纤和海底光电复合缆长度的对应关 系;步骤5:对布里渊光时域反射法定位的光纤故障点的光纤长度和时域反射法定位 故障点的海底光电复合缆长度进行比对分析，实现海底光电复合缆的在线/离线的全方位 监测和故障点的准确定位。所述海底光电复合缆的特征点包括海底光电复合缆始端、入海处、浅滩处、陡坡 处、出海处和终端。所述计算得到光纤故障点的光纤长度的公式为:Z=ct/2n其中，c为真空中光速，n为光纤折射率，t为入射光和接收散射光的时间差。所述进行离线检测故障，判断海底光电复合缆的故障类型，从而根据故障类型所对应的方法确定故障点的过程为:步骤201:将海底光电复合缆两端和其他相连设备断开；步骤202:用万用表的电阻档测量线芯或金属护层的连续性，检查电缆是否存在 中间开路现象，若存在，则确定海底光电复合缆为开路故障，选用低压脉冲法确定故障点；步骤203:若海底光电复合缆的故障线芯对地火线芯之间的绝缘电阻达到几十兆 欧甚至于更高阻值时，确定海底光电复合缆为闪络性故障，选用二次脉冲法确定故障点；步骤204:若海底光电复合缆一芯或数芯对地绝缘电阻或线芯与线芯之间绝缘电 阻低于几百欧，则确定海底光电复合缆为短路故障，选用低压脉冲法确定故障点；若低于正 常值高于几百欧，则确定海底光电复合缆为高阻故障，选用二次脉冲法确定故障点。所述故障点的海底光电复合缆长度的计算公式为:j VtI =—其中，V为脉冲信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤1：故障发生前，将布里渊光时域反射仪BOTDR连接到海底光电复合缆的光纤单元，用光时域反射法对海底光电复合缆进行实时在线监测，获取光纤的应变/温度信息和光纤长度，并根据海底光电复合缆线路的施工材料获取绞合节距和光纤余长，结合海底光电复合缆路由、海底地形和海底地质结构信息，提取海底光电复合缆的特征点，观察记录海底光电复合缆的监测数据，建立每相海底光电复合缆的标准测试曲线；步骤2：故障发生后，将布里渊光时域反射仪BOTDR测到的故障海底光电复合缆曲线与该相海底光电复合缆标准测试曲线对比，将应变或温度出现骤升或骤降的地方，初步确定为光纤的故障点；并通过光时域反射法，根据布里渊光时域反射仪BOTDR内置时钟电路计算的入射光和接收散射光的时间差，计算得到光纤故障点的光纤长度；步骤3：断开布里渊光时域反射仪BOTDR，将时域反射仪TDR连接到海底光电复合缆的铜导体信号线，得到海底光电复合缆的长度；并进行离线检测故障，判断海底光电复合缆的故障类型，从而根据故障类型所对应的方法确定故障点，计算得到故障点的海底光电复合缆长度；步骤4：根据布里渊光时域反射仪BOTDR和时域反射仪TDR测得 的光纤长度和海底光电复合缆长度，结合绞合节距和光纤余长，建立光纤和海底光电复合缆长度的对应关系；步骤5：对布里渊光时域反射法定位的光纤故障点的光纤长度和时域反射法定位故障点的海底光电复合缆长度进行比对分析，实现海底光电复合缆的在线/离线的全方位监测和故障点的准确定位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽娟，李永倩，翟丽娜，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：