[发明专利]用于光电复合海底电缆的由光纤温度求解铜芯温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电复合海底电缆温度监控与自动测量技术，具体是指一种用于光电复合海底电缆的由光纤温度求解铜芯温度的方法。

背景技术

光电复合海底电缆内部同时含有若干根铜芯和光纤，可同时用于海底电力和通信电缆。光电复合海底电缆中的铜芯在水下传输大功率电能会引起铜芯发热，海底恶劣工作环境和电能谐波容易引起光电复合海底电缆材料的局部老化，降低光电复合海底电缆材料的热传导率和材料间的接触热传导系数，导致光电复合海底电缆的铜芯温度升高，严重时会引发热击穿，对光电复合海底电缆产生不可逆转的破坏。

因此需要对光电复合海底电缆的铜芯温度进行监测。在光电复合海底电缆投入运行之后无法直接测量铜芯的温度，但可以利用布里渊光时域分析设备（简称BOTDA设备）获取光纤温度。于是求解铜芯温度场问题转化为如何通过光纤温度反演预测铜芯温度。常见的方法是通过对光电复合海底电缆进行热场建模，获取不同载荷、边界条件下的光纤温度和铜芯温度的对应关系表，得到光纤温度后利用查表方式求解铜芯温度。建立光纤温度和铜芯温度对应关系表包含以下步骤：（1）对光电复合海底电缆内部结构进行几何建模；（2）指定光电复合海底电缆内部不同材料及材料间热性能参数，包括材料热传导率、材料间接触热传导系数、密度、比热容等；（3）对光电复合海底电缆几何结构进行网格划分；（4）指定热载荷（工作电流）和边界条件（环境温度和环境对流换热系数）；（5）采用有限元分析方法求解光电复合海底电缆内部不同位置的温度；（6）建立光纤温度与铜芯温度的映射表格。该方法的不足之处在于需要对光电复合海底电缆的内部不同材料及材料间热性能参数进行标定，标定的热性能参数准确率低，且标定过程耗费大量人力物力。

因此需要提出一种改进的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种用于光电复合海底电缆的由光纤温度求解铜芯温度的方法，通过建立从光纤温度到铜芯温度的预测模型，在已知光纤温度的条件下可以求解铜芯温度。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种用于光电复合海底电缆的由光纤温度求解铜芯温度的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）列出光电复合海底电缆工作时的热载荷工作电流范围为[I₁,I₂]，将热载荷工作电流均匀离散化，离散间隔为1安培，并用变量I标示，I的取值范围为{i₁，i₂，i₃，……，i_m}，其中i₁为小于I₁最大整数，i_m为大于I₂的最小整数；

（2）列出光电复合海底电缆工作时的环境温度边界条件，环境温度离范围为[T₁,T₂]，将环境温度均匀散化，离散间隔为1摄氏度，并用变量G标示，G的取值范围为{g₁，g₂，g₃，……，g_n}，其中g₁为小于G₁的最大整数，g_n为大于G₂的最小整数；

（3）列出光电复合海底电缆工作时的环境对流换热系数边界条件，环境对流换热系数范围为[H₁,H₂]，将环境对流换热系数均匀离散化，离散间隔为1瓦特每平方米每摄氏度，并用变量H表示，H的取值范围为{h₁，h₂，h₃，……，h_p}，其中h₁为小于H₁的最大整数，h_p为大于H₂的最小整数；