海缆综合在线监测系统
充油海底电缆温度在线监测系统的原理与实现
充油海底电缆温度在线监测系统的原理与实现严有祥;黄杰;林智雄;陈朝晖【摘要】以厦门围里变电站春围Ⅱ路的220kV充油海底电缆工程为例,详细介绍基于布里渊散射的BOTDA技术和有限元温度场建模技术在充油海底电缆温度监测系统中的应用.该系统通过BOTDA设备实时采集海缆内置光纤的温度,数据分析服务器通过有限元温度场建模技术由光纤温度推导导体温度,根据实时导体温度评估海缆的运行状态,保证海缆的安全有效运行.【期刊名称】《现代计算机（专业版）》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】5页(P42-46)【关键词】充油海缆;光纤测温;BOTDA;有限元建模【作者】严有祥;黄杰;林智雄;陈朝晖【作者单位】国网厦门供电公司,厦门361000;国网厦门供电公司,厦门361000;国网厦门供电公司,厦门361000;国网厦门供电公司,厦门361000【正文语种】中文0 引言充油海缆是一种适合高电压、大容量输送的电缆，在国内外高压输电工程中得到了广泛而成熟的应用。
充油海缆投入使用后，需要对其运行状态进行监测以防止电缆事故的发生。
最初的电缆安全监测方法主要是绝缘电阻比较法和示波器法[1-2]。
这两种方法可以对电缆故障点进行定位，但是不能对电缆进行在线监测，也无法实现故障预警。
针对这两个问题，国内外学者展开了大量的研究，先后出现了差分法、局部放电在线监测法、接地电流法、双端行波测距法等[3]，这些方法虽能实现在线监测，但是存在信号识别差、监测距离短、实际应用效果不理想等缺陷。
近年来，随着分布式光纤测温技术的不断发展与应用，温度在线监测系统成为海缆监测的主要方式。
目前主要的分布式光纤测温技术有基于瑞利散射、拉曼散射以及布里渊散射的光纤测温技术[4]。
其中基于布里渊散射的BOTDA技术在实现分布式测温的同时，还具有测量精度高、抗干扰能力强、空间分辨率高的优点，是海缆温度监测的首选技术[5]。
光纤测温技术只能测量电缆表面或者绝缘层以外的温度，而导体温度才是监测电缆运行状态的关键因素，因此还需要通过一定的方法由光纤温度反推导体温度[6]。
海底电缆综合监测关键技术及应用
海底电缆综合监测关键技术及应用吴文庚，林雪倩(国网福建省电力有限公司，福建 福州 350009)摘 要：跨海电网海底电缆由于缺乏有效的技术监测手段，导致海底电缆故障及停电事故时有发生。
通过抽取海底电缆复合光纤作为分布式监测的传感元件，构建了海底电缆综合监测系统，实现对海底电缆运行状态实时在线监测，取得多项关键技术突破。
重点介绍了利用光纤拉曼散射、布里渊散射和瑞利散射分别对温度、应变和振动特性反应敏感的技术原理，以及实现对海底电缆运行的温度、应变状态和振动事件进行分布式综合监测的技术成果，支撑了跨海电网安全稳定运行。
该技术在实际应用中取得了显著效果，并且经济和社会效益突出，具有进一步推广应用的前景。
关键词：海底电缆；监测；光纤传感；温度；应变；振动中图分类号：TM73 文献标志码：A DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.2017081890 引言随着海上风电等清洁能源进一步开发利用，跨海电网不断以更高电压等级向沿海岛屿延伸覆盖，高电压等级的海底电缆应用越来越广泛。
海底电缆长期受海水侵蚀和海浪冲刷，阻水性能变差，随着绝缘老化，可能产生漏电流，出现海底电缆故障点局部温度升高。
特别是受海洋作业、船舶锚害等外力破坏导致海底电缆断裂事故时有发生，严重威胁跨海电网安全稳定运行[1]。
由于海洋环境特殊，无法应用陆地电缆的点式传感监测等方法对海底电缆温度、应变等运行状态进行分布式监测，故障诊断预警难度大。
如何对海底电缆运行状态进行有效的监测，确保跨海电网安全稳定运行，是社会关注、电力企业亟待解决的重大难题。
1 海底电缆监测难点突破为了确保在恶劣海洋环境和台风等异常气候条件下海底电缆的安全稳定运行，及时发现并预警海底电缆故障，进行了大量的科学研究和工程实践。
1999年日本学者利用分布式光纤拉曼温度传感器分别对66 kV 和6.6 kV 高压海底电缆进行了锚害、铠装磨损和温度监测。
基于光纤布里渊散射分布式测量技术是近10年来迅速发展起来的一种新型测量技术，目前在大型水库堤坝、桥梁、混凝土建筑结构的应力变化监测试验中有应用报道，在海底电缆监测领域尚处于理论研究和工程验证阶段。
复合海缆在线监测系统上位机软件设计
复合海缆在线监测系统上位机软件设计周灵;安博文;陈元林;刘频频【摘要】介绍一种基于布里渊光时域分析技术BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)的复合海缆在线监测系统的上位机软件开发过程.对系统的基本原理进行简单介绍,对系统软件的结构、功能以及关键技术进行详细的阐述.其中,利用模块化设计思想确保了整个系统软件的维护性和扩展性;运用多线程技术提高了系统运行效率,实时性也具有可靠的保证.在渤海采油平台上的成功应用表明该系统软件可以实现对海缆分布式、实时的监测.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2014(031)008【总页数】4页(P86-89)【关键词】复合海缆;BOTDA;监测;模块化设计;多线程技术【作者】周灵;安博文;陈元林;刘频频【作者单位】上海海事大学信息工程学院上海201306;上海海事大学信息工程学院上海201306;上海海事大学信息工程学院上海201306;上海海事大学信息工程学院上海201306【正文语种】中文【中图分类】TP311.1随着信息技术的不断发展，光纤除担当通信任务外，还可以用于温度、应力变化传感。
利用复合海缆中富余光纤作为传感器，借助布里渊光时域分析技术可以实现对复合海缆分布式、实时监测告警。
本文简要介绍了复合海缆在线监测系统基本原理、系统结构及基本功能，主要对系统上位机软件设计进行了研究。
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。
近年来，光纤传感技术在高压电缆的分布式在线监测中得到广泛应用，其中以基于拉曼散射的分布式光纤测温技术最为成熟。
但由于这种技术散射光信号很弱，测量精度受到限制，难以满足长距离海缆监测要求。
布里渊散射分布式光纤传感器是一种新型光纤传感器，测量距离远，可以实现长距离测量，其中布里渊光时域分析技术BOTDA是其主流技术。
光电复合电缆在线监测设备在海上石油平台电网中的应用
光电复合电缆在线监测设备在海上石油平台电网中的应用摘要：随着中海油的不断发展，海上石油平台数量逐年增多，并且随着电力组网的发展，电力系统出现了复杂化的趋势，海底电缆数量逐年增多。
对于没有独立发电站的海上石油井口生产平台，海底电缆作用尤为突出，其等同于发电机。
关键词：中海油；海上石油平台；海底电缆；对于完成发电站并网的油田电力系统来说，海底电缆是整个平台电网的生命线，关系到整个电网的稳定运行。
由于海底电缆的重要作用，无疑已经成为了海上石油平台电网中一个关键的电气设备。
目前海底电缆没有在线监测的手段，只是在海底电缆发生故障后由继电保护跳闸，而不能在海底电缆故障初期发现问题，由此，如何保证海底电缆的运行可控，维护有序，成为了我们亟待解决的课题。
1、海底电缆特性（1）长度大，重量大——长度从几公里到几十公里，重量动辄上百吨；（2）造价高，周期长——几百万至上千万，生产周期长；（3）工程风险高——动用工程船舶，施工风险及对已有设施风险高；（4）维修难度大——维修难度等同于新建敷设工程。
复合海底电缆工作时主要有两类原因引起损坏：一是海底电缆本身质量、负载、电流等内部原因引起的热击穿；二是由于渔船抛锚、地质形变等外力引起的物理断裂。
据可查数据，热击穿及外力造成的损害占海底电缆损坏70%以上。
曾经，海底电缆的安全处于听天由命状态：敷埋之后没有任何监测手段，直到出现故障或海上石油平台退出生产为止。
2、光电复合电缆在线监测设备设计原理随着光纤技术的不断进步，复合海底电缆中的单模通信光纤除担当通信任务外，还可以用于温度、应力变化传感，通过监测光纤布里渊散射频谱偏移量的大小，结合温度场、应力场有限元建模所得数据库，能够实现对海底电缆温度、应力的在线、实时、分布式监测。
此外，基于激光干涉原理能够对振动信号监测与定位，实时监控传感光缆的振动信息，对破坏传感光缆及入侵传感光缆安装介质安全进行有效预警。
监测系统引入谐波测试仪获取平台电源质量参数，用于辅助分析海底电缆安全状态。
浅谈输电海缆安全运行综合监控系统解决方案
浅谈输电海缆安全运行综合监控系统解决方案摘要：本文阐述了采用输电海缆安全运行综合监控系统实现输电海缆保护区内船舶动态监管的必要性、技术创新点、解决方案和实际应用案例。
关键词：雷达；AIS；GIS；电子海图输电海缆的敷设多会穿越锚地、国际航道和渔业作业区，过往船舶的抛锚、拖锚及渔业撒网等活动是导致输电海缆损坏的一项主要原因。
而每根海缆损坏的直接经济损失都高达几千万人民币，并且会严重影响到岛屿居民及工厂的用电需求，由此带来的间接经济损失更是不可估量。
本文分析了当前船舶监管中所广泛采用的雷达监控系统、AIS船舶自动识别系统优缺点，阐述了为维护输电海缆的安全运行，综合利用雷达、AIS等多种监控技术手段并结合远程语音、海缆警示标志、光电扰动报警等技术实现输电海缆保护区内船舶动态监管的必要性，介绍了输电海缆安全运行综合监控系统的技术创新点、解决方案及实际应用案例。
1、几种船舶动态监控手段及其特点目前在涉水行业中为实现船舶动态监控常采用的两个系统分别为：雷达监控系统：雷达监控系统通过雷达扫描主动对雷达所覆盖区域的船舶位置和航行状况进行侦测。
它的优点是可以实现覆盖水域船舶的主动侦测，获取船舶的位置、航速和航向信息，且刷新速度快；缺点是无法获取船舶的静态信息，如船名、呼号，且雷达信号存在盲区。
船舶自动识别系统：船舶自动识别系统是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。
AIS系统通过安装在船上的AIS船台发出船舶的当前位置、航速、航向等动态信息和船名、呼号等静态信息，由岸基AIS台站接收船舶发出的AIS信息，以实现对AIS船舶的跟踪。
它的优点是全国沿海已经全部覆盖了AIS岸台，AIS船舶发出的信息较全，且不需人工标示，覆盖范围广。
缺点是被动接收信号，只有安装AIS船台的船舶才能被监控，且受通信网络和是否开机的影响。
2、技术创新点2.1、雷达目标录取跟踪技术雷达监控系统是将雷达扫描出的模拟视频信号输出后进行数字化，并对数字化后的雷达视频进行点迹提取，进而实现船舶目标的跟踪。
海底电缆在线监测技术方案研究
海底电缆在线监测技术方案研究作者：李璇安晓龙刘建申徐建东杜银昌来源：《机电信息》2020年第06期摘要：就海底电缆常见问题进行了分析，对两种主要的监测技术进行了对比，并结合工程项目应用实例，得出适用于海洋石油工程的海底电缆监测技术方案。
关键词：海底电缆;在线监测;分布式光纤法;局部放电法0 引言随着海洋油气田规模逐步增大，海上平台数量逐年增多，海上油气田电力系统出现了复杂化的趋势，区块电力系统间电力组网越来越多，海底电缆数量及敷设长度逐年增加。
海底电缆将主电站的电能输送到各个井口平台，是不同主电站、不同区块电网间连接的纽带，关系到海上油、气田的稳定运行。
为提高海上油气田电网的可靠性，如何提高海底电缆运行状态的可控性，对可能存在的問题进行预警和故障判断，降低海底电缆维修及紧急停产的风险，成为我们亟待解决的课题。
1 海底电缆常见问题分析海底电缆在海上石油平台间进行电力供应及通信联络，海缆路由长度一般从几千米到几十千米不等。
据不完全统计，国内海油工程中在用海底电缆100余条，总敷设长度超过800 km。
经调研，收集到国内海油工程中海底电缆出现的问题事件共11例，事件原因统计如表1所示。
由表1可见，由作业船/渔船锚害或渔网拖拉引起的事件占比极大，约为82%;敷设或生产、运输中引起海缆受损的事件占比约18%。
本文也是着重针对此类问题，对基于光纤传感和基于局部放电的海底电缆监测技术进行研究。
2 基于光纤传感的海底电缆监测技术研究光纤传感的工作原理是在光纤中注入一束窄激光脉冲，并产生背向散射光，通过耦合器耦合到光电探测器中。
背向散射光有3种成分：瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。
2.1 光纤传感温度监测原理拉曼散射光中含反斯托克斯光，其强度随温度变化而改变。
拉曼散射仅对温度敏感，因此最适合用来测量温度。
通常利用拉曼散射原理和光时域反射传感技术进行温度监测。
2.2 光纤传感应变监测原理布里渊散射光的频率与光纤受到的应变和温度有关：ΔVB=CνTΔT+CνεΔε （1）布里渊频移变化量ΔVB是应变变化量Δε和温度变化量ΔT的函数;CνT和Cνε分别为温度系数和应变系数，这两个系数是事先可以测得的，从而可以确定传感光纤温度和应变的变化。
海上风电220kV海底电缆在线监测方法分析
海上风电 220kV海底电缆在线监测方法分析摘要：文章先分析了220KV海底电缆，随后介绍了分布式光纤丝传感技术，最后介绍了海上风电220kV海底电缆的在线监测方法，包括相位敏感光时域反射、拉曼光时域反射、布里渊光时域判断、马赫泽德光纤技术，希望能给相关人士提供有效参考。
关键词：海上风电；220KV海底电缆；在线监测引言：220KV海底电缆作为海上风电运行系统以及电能传送的重要组成内容，通过220KV海底电缆的安全运行可以为优化海上风电系统提供有效保障，为此需要采取有效措施，进一步优化海底电缆运行中的在线监测水平，保障风电场系统的稳定运行。
1.220KV海底电缆分析在近几年发展中，随着我国海上风电产业和相关技术的持续发展。
距离海岸较远的海上风电项目内，220KV海底电缆是有效连接海上升压站以及陆上集控中心的重要线路通道，同时也进一步被称作是风电项目发展核心动脉。
在海上风电项目和海岸距离相对较远条件下，进行220KV海底电缆施工拥有质量大、长度长等特征，为此需要提高220KV海底电缆的重视程度。
相关施工内容包括前期工程测量、扫海测量、电缆运输过驳、登录电缆开始端、在海底埋设电缆、登录电缆终端、高滩电缆施工以及陆上区域电缆施工、水下电缆设置余量和做好水下保护工作、制作终端设备，进行耐压试验、处理剩余缆线等内容。
通过无线监测措施，能够有效把握220KV海底电缆施工质量。
1.分布式光纤传感技术分析在海上风电场中针对220KV海底电缆实施在线监测控制逐渐受到了人们的广泛关注。
借助光纤传感装置能够实现数十公里连续监测，不会产生任何盲区，此外，光纤传感器在实际应用中不会受到任何电磁影响和干扰，适用于海底较为复杂的环境当中。
此项技术还可以分解为两种形式，一种是以不同散射效应为基础的OTDR技术，另一种是以光纤干涉为基础的分布式检测。
海底高压电缆在整个海上风电场系统中发挥着重要作用，能够影响电能传输质量，是输电重要部件。
海底电缆综合监测平台设计与应用
技术前沿Technology Frontier 电力系统装备Electric Power System Equipment166丨电力系统装备 2021.72021年第7期2021 No.7随着网络科学技术的进一步发展，海底电缆作为全球能源以及信息交流的重要媒介越来越受到社会各界人士的关注。
海底电力电缆是海底输电工程中最重要的设备之一。
海底电力电缆跨越海峡、江河，连接国际、国内区域电网，以平衡电力供需，进行电力贸易，或用于连接近海岛屿与大陆电网，提高独立岛屿电网运行的可靠性和稳定性。
随着海底电缆增多，发生故障的几率也会也有所增加，因此对电缆进行实时监测势在必行。
本文提出了新的远程监控监测平台设计方法，并详细介绍了该怎样使用预警方法监督电缆的运行状况。
提出全新的挖掘数据、采集数据、数据储存方式，这样工作人员通过打开手机客户端平台，就能够直接了解到海底电缆的实际运行状况，对电缆的各种故障做到了如指掌，从而进行安全防护与检修。
本文设计有利于为其他监控系统设计提供思路，具有一定应用价值。
1 国内外海底电缆输电工程发展现状 欧洲电网主要由欧洲大陆电网及欧洲输电联盟（UCTE ）、北欧电网及北欧输电协会（NORDEL ）组成。
欧洲电网所覆盖的国家国土面积普遍较小，工业高度发达，用电负荷密度大，电网结构密集。
目前欧洲地区是世界上海底电缆工程建设项目发展最多、建设规模最大的区域。
亚洲地区各国电网，由于受地理条件的限制，目前尚未形成各国之间以海底电缆输电工程互联。
但是在各国本土向岛屿供电、各国电网区域互联、陆地向石油钻探平台供电，其海底电缆输电工程发展趋势较快。
亚洲地区各国海底电缆工程建设项目有：日本本土北海道至本洲，韩国本土南海郡至济洲岛、菲律宾本土华特岛至吕宋岛、日本本州至四国、中国本土广东至海南。
北美联合电网，由美国东部、西部电网和德克萨斯电网、加拿大魁北克电网组成。
北美联合电网与墨西哥电网互联。
美国本土东部、西部电网通过直流背靠背联网运行。
110kV海缆实时在线监测预警系统
110kV海缆实时在线监测预警系统作者：于大为来源：《科技创新与应用》2018年第04期摘要：长岛县电网各级变电站主要为串供结构，一旦海底电缆受到破坏，就会影响其他岛屿的正常供电。
传统海缆监测依靠人为巡逻已经无法满足海底电缆监测的需求，新型海缆在线监测预警系统在传统海缆监测基础上，利用互联网通信技术，实现了海缆的实时监控，保证了供电的可靠性和安全性。
关键词：海缆实时在线监测预警系统；实时监控；安全性；可靠性中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0044-03Abstract： The substation of power grid in Changdao county is mainly a series of power supply structure. Once the submarine cable is damaged， it will affect the normal power supply of other islands. Traditional submarine cable monitoring depends on human patrol， which can not meet the needs of submarine cable monitoring， while a new submarine cable on-line monitoring and early warning system based on the traditional submarine cable monitoring， by the use of Internet communication technology， realizes real-time monitoring of submarine cable， thus the reliability and safety of power supply are guaranteed.Keywords： submarine cable real-time on-line monitoring and warning system； real-time monitoring； security； reliability1 概述长岛县是山东省唯一一个海岛县，共有32座岛屿组成，地理环境特殊。
论三川公司项目海底电缆线路综合分布式监测技术
论三川公司项目海底电缆线路综合分布式监测技术摘要：跨海电网海底电缆由于缺乏有效的技术监测手段，导致海底电缆故障及停电事故时有发生。
通过抽取海底电缆复合光纤作为分布式监测的传感元件，构建了海底电缆综合监测系统，实现对海底电缆运行状态实时在线监测，取得多项关键技术突破。
关键词：海底电缆；应力；温度；检测随着海上风电等清洁能源进一步开发利用，跨海电网不断以更高电压等级向沿海岛屿延伸覆盖，高电压等级的海底电缆应用越来越广泛。
海底电缆长期受海水侵蚀和海浪冲刷，阻水性能变差，随着绝缘老化，可能产生漏电流，出现海底电缆故障点局部温度升高。
特别是受海洋作业、船舶锚害等外力破坏导致海底电缆断裂事故时有发生，严重威胁跨海电网安全稳定运行。
1工程概况莆田石城海上风电场项目规划场址南依平海半岛，西临黄瓜岛，东连牛屿；总装机容量 200 MW。
工程设置220kV升压变电站一座，采用陆上布置，布置于湖尾村西北侧的荒地上，220kV升压变电站设主变1台，容量为200MVA，升压后拟以一回220kV线路接入大蚶山220kV升压站，并入福建电网。
莆田平海湾海上风电场F区项目位于南日岛南侧平海半岛与南日岸线之间的海域；总装机容量 200 MW。
工程设置220kV升压变电站一座，采用陆上布置，布置于南日岛南侧滨海滩地上，220kV升压变电站设主变1台，容量为200MVA，升压至220kV后以一回220kV向东北方向出线，沿着规划的路网向北敷设至坑口附近，后采用海缆敷设至登陆点，登陆后转换成陆缆敷设至石城海上风电场220kV升压变电站。
石城与F区220kV/35kV海缆联络示意如下：2 海底电缆监测关键技术2.1技术要求海缆综合在线监测系统应基于先进的分布式光纤传感技术，包含“海缆扰动监测系统”、“海/陆缆温度监测系统”、“海缆应力监测系统” 及“AIS海缆监控预警系统”四个子系统组成，对海缆的运行情况进行全方位监测；搭建海缆状态在线监测平台，为突发事件的做好记录与管理等功能。