[发明专利]基于光电复合海缆温度场的海缆绝缘故障监测方法

说明书

本发明公开了一种基于光电复合海缆温度场的海缆绝缘故障监测方法，包括根据海缆的载流量计算其铠装层和金属屏蔽层6的热生成率参数、基于热电耦合模块建立海缆温度场模型、计算海缆运行时的温度场、计算介质损耗因数tanδ、评估海缆的绝缘状态步骤。本发明能够有效监测光电复合海缆的绝缘状况，并且不易遭受电磁干扰的影响，它通过建立物理模型，采用数值计算方法求解温度场，无需确定修正系数，基于迭代法计算铠装层和金属屏蔽层6的热生成率，建模计算结果精度高；在减少计算量的同时确保后续温度场计算的准确性。

技术领域

本发明涉及一种海缆绝缘故障监测方法，尤其涉及一种基于光电复合海缆温度场的海缆绝缘故障监测方法，属于海缆故障监测技术领域。

背景技术

随着海洋资源的开发和利用，人们对海洋权益的愈加重视，海底电力电缆得到了日益广泛的应用。对其运行状态进行监测和进行故障诊断是后续故障预防和维修的前提，对保证海缆的安全稳定运行十分重要。

海缆绝缘部分容易发生损坏，它的状况的好坏直接关系到其能否安全稳定运行。交联聚乙烯(XLPE,Cross-linkedpolyethylene)电缆绝缘性能的下降存在一定发展期，对该期间反映的相关微弱信息进行监测和综合分析，可对绝缘的可靠性随时做出判断并预测其剩余寿命。针对XLPE电缆绝缘性能下降的机理，目前主要的监测方法有直流法(包括直流成分法和直流叠加法)、交流叠加法、接地线电流法、介质损耗角正切和局部放电测量等方法。这些方法实际应用的最大难题是需要在复杂现场电磁环境下高精度的测量电流、介质损耗角正切和局部放电等数据。

除了上述电气监测量外，温度也是反映海缆工作状态的一项重要监测指标，它不仅蕴含着海缆的绝缘状态信息，也是海缆绝缘性能的关键影响因素，对温度的监测可降低由于电磁环境造成的监测数据误差。目前用于海缆温度场分析的手段主要有国际电工委员会制定的IEC60287标准及数值计算方法。IEC标准以等值热路为基础，通过定义各单元热阻和相关的损耗，结合传热公式进行载流量和温度的计算，由于计算方便且在很多情况下具有较高的准确性，该方法在电缆温度场分析问题上得到了较为广泛的应用。但由于海缆敷设环境的复杂性以及影响传热的可变因素很多，IEC标准采用的经验公式和参数，比如计算等效电缆非圆环层绞合结构的热阻参数和土壤热阻等时，一定程度上降低了计算结果的准确性。而且IEC标准是将复杂且更准确的场的问题简化为更简单的路的问题，不可避免引入误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光电复合海缆温度场的海缆绝缘故障监测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：

一种基于光电复合海缆温度场的海缆绝缘故障监测方法，所述海缆包括结构相同的的东相海缆、西相海缆和中相海缆；所述三相海缆结构主要包括导体、绝缘系统、金属屏蔽层、阻水护套、黄铜带、PET填充层、铠装层和内外护套，各相海缆的PET填充层内配置两根对称绞合缠绕于导体的光单元(8)，各根光单元(8)复合1芯以上光纤：基于光纤布里渊散射特性的分布式传感BOTDR系统包括通道1-6、测试设备、数据采集单元DAU、数据处理单元DPU；通道1和通道2用于监控东相海缆；通道3和通道4用于监控西相海缆；通道5和通道6用于监控中相海缆；对于每相海缆，均配置测试设备通过普缆连接将激光脉冲入射进海缆复合单模光纤中，激光在光纤中传输产生的布里渊散射光反向传输到达发射端，在发射端利用数据采集单元DAU和数据处理单元DPU检测布里渊散射光信号的频移和强度，得到光纤的应变/温度信息；所述监测方法包括以下具体步骤：

步骤1：根据海缆的载流量计算其铠装层和金属屏蔽层的热生成率参数；

步骤2：基于热电耦合模块建立海缆温度场模型；

步骤3：计算海缆运行时的温度场；

步骤4：计算海缆介质损耗因数tanδ：