考虑扭绞的三芯海底电缆温度稳态分布数值求解方法

三芯海底电缆是连接近海风电场与陆地电网的重要装置,其正常运行对于经济发展具有重要意义。导体温度与光纤温度的关系模型是温度分布式传感的理论基础,过去的研究未考虑光纤及电缆的扭绞对导体与光纤温度关系的影响。基于有限元法构建了考虑扭绞的三芯复合光纤海底电缆的电热流耦合模型,得到了导体温度与光纤温度的关系式,并分析了在埋设和铺设两种敷设环境下节距、海水温度、海水表面换热系数及不同电缆尺寸对导体及光纤温度的影响,以及对光纤与导体温度关系式的影响。仿真结果表明:在埋设的条件下,不考虑扭绞时,导体每上升1.03℃,光纤上升1.00℃;考虑扭绞时,导体温度及光纤温度均高于不考虑扭绞,随着节距的增大即扭绞角度变小,温度均下降,相同导体温度时,节距越大,光纤温度越低;铺设时海水的流动对于电缆的散热效果显著强于埋设时;对流换热系数越大,导体及光纤的温度越低;相同导体温度时,导体截面积越大,光纤温度越高。

数字集成化对深海敷设海光缆施工质量的提升研究

随着国内海光缆施工项目逐渐推向深海,传统的海底光缆施工方式的施工精度已经不能满足深海海底光缆施工的需要。将海缆施工设备数字化,将海缆施工系统集成化成为大势所趋。实践表明,经过数字集成化的施工系统能够胜任各类地形环境、各种水深的施工环境,有效提升海光缆施工质量。

有线数字电视光纤入户网络设计与实现

随着数字经济的发展,有线数字电视大幅提升了高清晰度和个性化服务水平。光纤到户(Fibre To The Home,FTTH)技术因其高数据传输速率和大容量特点,成为升级有线电视服务的决定性技术。对此,分析传统的数字电视入户方式,并提出一种基于“双纤三波”的FTTH网络设计方案。改进方案包括调整硬件配置、优化光学参数等内容,并运用分光系统等技术以实现高效、稳定且清晰的信号传输,满足用户对高质量多媒体服务的需求。

基于海底光缆埋设的海底冲沟泵选型研究

海底光缆能够实现远距离信息传输,帮助全球各国之间的电信传输互通互联。但其铺设设备复杂、工作环境恶劣、维护困难。海底冲沟泵作为其中的重要一环,在选型与应用上有诸多需要考虑的因素。通过分析复杂的海洋环境,如海水盐度、温度、海风海浪及海生物影响等,提出海底冲沟泵的材质选择、结构设计、附加保护等选型建议。研究表明:过流部件材质根据不同海域的盐度推荐选用316、316 L、904 L、双相不锈钢、超级双相钢,其耐腐蚀性由弱到强依次为:304、316、316 L、2205、904 L、2507;水导轴承常用材质包括橡胶、陶瓷、高分子材料、赛龙及碳纤维,建议优先选用赛龙及碳纤维材质;结构设计时着重考虑滤网孔目数、抗沙能力、防海生物影响。在经济预算较高的情况下,还可以考虑增加阴极保护和表面涂层工艺,进一步提高泵组的耐腐蚀性、稳定性、耐久性。对海底冲沟泵的选型研究,可为其他相似领域的应用提供参考,促进海上平台用泵的发展。

构建海底信息网技术分析

本文介绍了国内外各种海底网络的最新研究和应用情况。在现有典型网络的基本结构和技术特点基础上,提出适时构建海底信息网以实现海底光缆网、海底警戒网和海底观测网的“三网合一”,并针对最新相关软硬件技术进行了系统分析。

基于光缆的工业电视信号传输技术研究

文章针对基于光缆的工业电视信号传输技术进行了深入研究与探讨。首先介绍了光纤传输原理与特点,以及光纤传输系统的组成与工作原理;其次,对基于光缆的工业电视信号传输的需求进行了分析,并提出了相应的系统设计方案,包括功能设计和硬件设计两个方面,涵盖了信号采集与处理、光纤传输与分发、用户接口与交互等关键功能;最后,测试验证了系统的可靠性和稳定性,为工业电视信号传输技术的实际应用提供了参考。

面向光纤通信工程的光缆线路敷设管理系统设计

由于光纤通信工程的实施需要复杂的光缆线路敷设施工,难以保障光缆线路敷设的质量,设计面向光纤通信工程的光缆线路敷设管理系统。硬件上,选择树莓派3B+作为主控芯片,采用GTLD-5CAPDSU组合光器件作为OTDR的核心器件。软件上,在光纤通信工程准备阶段通过蚁群算法规划光缆线路敷设路径;在光纤通信工程施工阶段基于三点时间估算法对光缆线路敷设进度进行管控;在光纤通信工程竣工阶段使用OTDR探测技术检测光缆线敷设质量。测试结果表明,设计系统可以对光缆线路敷设故障作出响应,并根据OTDR探测信号对故障准确定位,进而保障敷设质量。

智能制造数据可视化大屏的UI设计探究

人类处理数据的能力已远远落后于获取数据的能力。数据可视化如何更佳完美呈现一直以来都是设计师们研究的目标。本文基于智能制造通信行业,从可视化现状、可视化大屏设计要素分析,结合可视化技术应用场景,对智能制造通信工业数据平台可视化应用研究进行阐述,并对部分应用案例进行介绍,表明优秀的可视化设计在通信产业相关平台中的重要意义。

光电复合海缆中光纤与导体温度关系的有限元分析方法

根据光电复合海缆中的光纤温度计算导体温度是进行导体温度监测和载流量计算的关键。本文利用有限元法建立了110 kV光电复合海缆的有限元模型,根据IEC 60287标准计算出热载荷,分析了负荷电流、环境温度、土壤与海水的表面传热系数等因素对海缆本体及周围温度分布的影响,建立了海缆导体温度、光纤温度和环境温度的关系式。结果表明,导体温度与光纤温度呈线性关系,光纤温度每升高1℃,导体温度升高1.3℃;相同光纤温度下,环境温度每升高1℃,导体温度下降0.3℃;海缆发热主要耗散于周围1.6m以内的土壤中,土壤与海水表面传热系数对结果的影响可以忽略。根据光纤温度和海水温度,可计算出导体温度,作为海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。

基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测

高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。

利用光纤应变判断光电复合海缆锚害程度的有限元分析法

锚害占海缆机械故障的80%以上,不同程度的锚害会导致海缆发生漏电、接地、短路和断缆事故,及时发现锚害并判断锚害程度十分重要。本文提出了利用光电复合海缆中光纤的应变判断海缆锚害程度的有限元分析法。建立了110k V光电复合海缆的有限元模型,对海缆锚害过程进行了仿真和分析,建立了海缆锚害过程中铠装层应力和光纤应变的分段时间函数,对锚害程度进行了分级,并用海缆模型试验验证了仿真结果。结果表明,海缆锚害程度的加剧导致光纤应变的增加,海缆锚害过程可用5个分段函数表示,锚害程度可分为三级,分别对应0.12%、0.35%和1.1%的光纤应变,可利用分布式光纤传感技术测量的光纤应变判断海缆的锚害程度。

三芯海底电缆中复合光纤与导体温度关系建模

三芯光纤复合海底电缆中光纤以内填充层热阻的准确计算是建立光纤与导体温度关系的关键和难点。本文在建立三芯海缆热路模型的基础上,根据虚拟热源和镜像法,利用光纤温度计算出填充层外径处温度,进而计算出铠装层外径处温度;根据傅氏传热学原理计算出光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻;利用形状因子法计算出填充层内径至铠装层外径的总热阻,再减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻,得到光纤以内填充层的热阻;根据热路模型建立了光纤与导体的温度关系方程,并用有限元求解结果验证了方程的正确性。结果表明,三芯海缆的光纤与导体温度呈线性关系,导体温度每上升1.15℃,光纤温度上升1℃;相同导体温度下,环境温度每上升7.7℃,光纤温度上升1℃。根据光纤温度和环境温度可计算出导体温度,作为三芯海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。

基于BOTDR监测数据的光纤复合海底电缆状态预测

为了判断光纤复合海底电缆状态的发展趋势,及时发出故障预警信号,提出了基于加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)的海缆BOTDR监测数据多步预测模型。利用Birge-Massart策略计算实测数据小波分解后不同尺度上的阈值,使用软阈值法消除随机噪声对预测准确性的影响;在混沌序列分析的基础上,采用G-P算法进行相空间重构,确定最佳嵌入维数,同时验证频移时间序列的混沌特性;将重构相空间中的相点馈入到WLSSVM模型完成递归多步预测;最后对海缆两个典型位置处测点进行了频移6步预测。结果表明,递归6步预测的最大平均相对误差为1.80%,具有比标准支持向量机预测结果更高的预测精度和更好的适用性。

500kV充油海底电缆导体温度分布式光纤传感监测及应用

依据海南联网系统500 kV海底电缆捆绑特殊海底光缆的实际情况,通过分布式光纤传感技术结合经有限元仿真模型优化的IEC60287热路模型的方法可以监测海底电缆内部的温度分布。在实验室中搭建岸上模拟实验平台,利用中压电缆捆绑光纤的结构进行捆绑电缆岸上模拟实验。同时,将经验证的温度监测方法应用于海南联网系统500 kV海底电缆,以C相空气段为例监测捆绑电缆光单元的温度。采用有限元仿真计算电缆表面的温度,根据电缆表面的温度基于热路模型推导出对应的导体温度,得到电缆导体在实际运行过程中的温度变化。岸上模拟实验测量的导体温度与数值计算得到导体温度的误差低于1.77%,验证了海底电缆导体温度监测方法的准确性。

基于单斜坡法的光电复合海缆温度、应变快速测量方法

介绍了海缆监测的必要性和基于光纤分布式传感的高压光电复合海缆在线监测系统。为了提高基于布里渊散射的海缆温度、应变测量的实时性,介绍了单斜坡法的原理并将其引入海缆在线监测方法中。给出了基于洛伦兹模型时单斜坡法布里渊频移的计算公式。基于数值产生不同信噪比的布里渊谱和实测裸光纤/海缆复合光纤的布里渊谱。比较了单斜坡法和基于扫频方式的谱拟合法的准确性和实时性,重点研究了布里渊谱不同信噪比和光纤沿线布里渊频移不同程度波动情况下工作点的选择问题。结果表明:单斜坡法可使布里渊谱测量时间减少到原来的几十分之一甚至更小,同时布里渊频移误差仅小幅增加。用于海缆温度和应变监测时单斜坡法工作点建议选择为光纤沿线布里渊频移的均值减去一半的线宽,所确定的工作点对不同信噪比和光纤/海缆复合光纤沿线布里渊频移常见程度波动情况均具有不错的适应性。

光电复合技术在我国110kV海底电缆中的首次应用

通过对我国首条110kV光电复合海底电缆应用情况的介绍,阐述了高电压等级光电复合海缆的关键技术和发展状况。着重论述国产化高电压等级光电复合海底电缆的结构和光电复合方式,分析其在深海抗侧压、防渗水等方面的研制工艺,比较了海底光纤和常规光纤在"余长"控制技术上的差异。展望了光电复合技术在电力系统通信领域发展趋势及应用前景,归纳总结光电复合技术在智能电网通信技术支撑体系中的重要作用。

三芯光纤复合海缆拉伸的有限元建模与仿真

三芯光纤复合海底电缆(简称为"海缆")在运输、敷设和运行的过程中经常会产生拉伸的机械行为,对其进行拉伸建模仿真,可获得实体试验难以得到的应力、应变等数据。文章通过建立海缆拉伸有限元模型,模拟了海缆的拉伸过程。首先根据海缆拉伸的力学特点对结构进行简化,得到三芯海缆的几何模型;然后对其施加约束及速度载荷,控制沙漏能,仿真轴向拉伸过程;最后对数据进行有效提取和处理,获得海缆的应力与应变,为研究海缆的力学性能、判断海缆工作状态提供了参考。

光纤复合海底电缆故障检测与诊断方法

为及时发现并判别光纤复合海底电缆的故障,文章提出一种基于多尺度小波分析的海缆故障检测与诊断新方法。该方法先利用布里渊光时域反射计测量海缆中光纤的布里渊散射频移,然后结合双阈值法对故障点进行检测和分析。对发生接地故障的数据,用阈值法进行诊断;对非接地故障,则选用coif2小波基进行8尺度小波分解。研究结论表明,利用小波分解高频系数尺度对空间距离的敏感性可有效诊断锚害和塑料护套局部放电引发的过热故障。同时,在分析海缆故障特点的基础上,通过建立海缆故障模拟数据验证了算法的有效性。

光纤复合海底电缆扭转的有限元建模

海底电缆在装载、运输、敷设和运行过程中,受外界多种因素的影响时常会发生扭转,利用建模仿真的方法不仅可以克服实体试验操作困难的难题,还可获得实体试验难以提取的数据。文章利用ANSYS软件建立海底电缆扭转的有限元模型,进行了单元类型的选择、各层材料属性及参数的确定和网格划分方式的选择,并且分析、控制了影响计算时间和精度的因素,最后对海底电缆施加扭转载荷,仿真扭转发生过程,获取铜导体和光单元的应力及应变数据,为分析海底电缆扭转的力学特性提供了一种可行方案。