[发明专利]一种海底电缆全光纤温度在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种海底电缆全光纤温度在线监测系统，所述海底电缆捆绑有光缆或内部复合有光纤，其特征在于，所述监测系统包括：

光纤电流互感器，其用于安装在海底电缆终端位置处，以测量获取流经海底电缆导体的电流；

分布式光纤传感器，其用于监测海底电缆表面的温度实时分布；

在线监测终端，其用于接收光纤电流互感器所测量获取到的电流参数以及接收分布式光纤传感器所监测获取到的海底电缆表面的温度实时分布参数，并根据该两个参数显示输出海底电缆导体的温度实时分布情况。

2.如权利要求1所述的海底电缆全光纤温度在线监测系统，其特征在于，所述光纤电流互感器通过其光纤传感环来安装在海底电缆终端下部的法兰处，在此安装位置处，海底电缆的铠装及铅护套均已剥除。

3.如权利要求2所述的海底电缆全光纤温度在线监测系统，其特征在于，所述光纤电流互感器其测量的电流通过下式获取：

式中，V为光学介质的Verdet常数，表示单位磁场导致的旋光角，l为光在介质中传播的距离，H为磁场强度，N为围绕海底电缆终端法兰处闭合光纤传感环的圈数，I为流过海底电缆导体的电流大小。

4.如权利要求3所述的海底电缆全光纤温度在线监测系统，其特征在于，所述分布式光纤传感器为基于布里渊散射的分布式光纤传感器，测得海底电缆表面温度按下式获取：

ν_B(t)＝ν_B(t_r)[1+C_t(t-t_r)] (2)

式中，ν_B(t)为温度导致的布里渊频移t_r为参考温度；t为测量温度；ν_B(t_r)为参考温度下的布里渊频移；C_t温度系数。

5.如权利要求4所述的海底电缆全光纤温度在线监测系统，其特征在于，所述在线监测终端根据该两个参数显示输出海底电缆导体的温度实时分布情况的方式为：

知道海底电缆表面温度及流过电缆导体的电流，计算得到导体的温度如下：

式中，ν_B(t)为温度导致的布里渊频移t_r为参考温度；t为测量温度；ν_B(t_r)为参考温度下的布里渊频移；C_t温度系数；θ_c为海底电缆导体的温度；θ_a为海底电缆表面导体的温度，可由(2)式测量沿线温度实时分布；I流经海底电缆导体的电流，可由(1)式获取；R为海底电缆导体单位长度的电阻；W_d为海底电缆单位长度的介质损耗，W_d＝ωCU²tanδ,ω＝2πf，C为海底电缆单位长度的电容，U为导体对地电压,tanδ为介质损耗角正切；λ₁和λ₁分别为铅合金护套损耗系数及铠装损耗系数；T₁、T₂及T₃分别为导体与铅合金护套之间、铅合金护套与铠装之间以及外被层的热阻，T₄为海底电缆周围环境的热阻，n为海底电缆中导体的数量，单芯电缆n＝1，三芯电缆n＝3；除电流及海底电缆表面温度外，其他参数在海底电缆生产制造及敷设安装后均为确定值；

基于上述，得到海底电缆导体的温度为：

其中，为法拉第旋光角。

6.如权利要求5所述的海底电缆全光纤温度在线监测系统，其特征在于，其特征在于，所述在线监测终端根据该两个参数显示输出海底电缆导体的温度实时分布情况的方式还包括：

对光纤电流互感器进行修正：

则得到海底电缆导体温度为：