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绵阳维博电子海缆在线监测系统

海缆监测的必要性

海底电力电缆主要用于陆地向海岛、海上钻井平台供电及数据通信或作为海上风电汇聚缆将风力发电电能回传到大陆。随着海洋开发的进一步深入,大量的海上风电、海上钻井平台、海岛供电项目陆续实施,使得海底电缆的敷设范围、敷设长度迅速增长,电压等级也在提高。由于海底电缆造价昂贵,布设环境特殊,海缆受损后维修、维护成本高、周期长,同时由于海底电缆故障引起的停电、停产费用极高。由于海域的复杂性及潮汐、洋流、锚害等外界因素的影响,海缆长期运行中存在很多潜在受损风险,据国际海缆协会的统计,2007年至2010年间,海缆因船只抛锚引起损害的比例由8%上升到365%,海上作业船只抛锚对海底电缆的刮碰损呈上升的趋势,锚害已逐渐成为海底电缆受损的主要因素。海底电力电缆金属铠装处于海洋环境中,其饱受电化学及电化学与机械作用、生物作用协同产生的腐蚀,在海浪冲刷下,腐蚀机理复杂。铠装电腐蚀会引起海缆故障,海底沙浪冲刷会磨损电缆铠装的防腐层,这也大大加速了铠装材料的腐蚀速率,对电缆运行寿命造成很大威胁。因此,采用有效的监测技术对海缆运行情况及故障状态进行在线监测越来越迫切。

海缆综合在线监测系统架构

海缆在线综合监测系统针对海缆运行过程中存在的温度、应力、锚害扰动等影响因素,利用海缆内置的光纤作为传感介质实时监测海缆由温度、应力、锚害扰动引起的异常情况,通过海缆故障定位系统及时发现海缆内部绝缘状态薄弱环节,结合AIS船舶识别预警系统、雷达预警系统及红外激光视频监测系统等设备,分析海缆运行安全情况,对影响海缆安全的事件发出预警,并在软件平台上智能分析海缆所处海域船只的停泊行为,记录停泊船只的信息及航行状态作为事故索赔的证据,并通过文字及语音信息通知船舶驶离,确保海缆安全运行。

Ø  海缆温度监测系统

海缆温度监测系统通过海缆中的内置单模或多模光纤来感应海缆的实时温度变化,并通过光纤测温主机将温度数据从光信号中解调出来,传送给集中监控计算机,当发现温度异常时进行报警及定位,避免海缆长期运行在过热状态下导致绝缘老化和绝缘失效,保障海缆安全运行。

Ø  海缆载流量评估系统

通过分布式光纤测得的海缆绝缘层温度并结合海缆结构参数、环境参数能计算出海缆的芯线温度、所允许通过的最大稳态载流量以及预测海缆在未来一段时间内加载任意动态载流量时海缆芯线温度的变化情况和加载某一应急负荷可持续的最长时间。

Ø  海缆扰动监测系统

利用海缆中的内置式单模光纤实时监测海缆上的扰动,对船只落锚振动和挂缆拖拽所引起的海缆扰动进行报警及定位,可对多个船只同时引起的锚钩等情况同时进行监测定位,对船只落锚振动和挂缆拖拽所引起的海缆扰动进行提前预警和定位,使海缆免遭破坏。

Ø  海缆应力监测系统

采用布里渊散射技术并利用海缆中的内置式单模光纤来监测海缆上由于船锚缓慢、大幅度地拖拽或海床坍塌累积形成的静态应力变化,来分析海缆可能遭受的破坏,提前进行预警及定位。

Ø  AIS船舶识别预警系统

AIS船舶识别预警系统实时接收海缆区域过往船只信息,结合电子海图对船只的位置、航向和航速等进行预判,提前警告进入海缆警戒区域的船只不要在海缆区域逗留和抛锚,避免海缆遭受锚害。同时记录每只过往船只的信息和航行动态,为后续事故索赔提供证据。

Ø  海缆故障定位系统

海缆在运行过程中金属铠装受海水电化学及电化学与机械作用、生物作用协同产生腐蚀后会引起海缆绝缘层的老化受损,在受损尖端产生持续性的瞬时性放电故障,长时间的瞬时性放电会硬性导致海缆绝缘层击穿造成绝缘故障,同时海水的灌入会进一步加剧海缆绝缘层的腐蚀。海缆电缆故障定位系统利用行波测距技术进行海缆瞬时性故障定位,根据海缆上同一位置瞬时性故障发生的频率、持续时间等信息对海缆的绝缘状况进行监测,实现海缆故障测距,对海缆故障趋势进行提前预警。

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