[發明專利]用于光電復合海底電纜的由光纖溫度求解銅芯溫度的方法

有效

• 申請號: 201210262023.0
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102799788A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王建豐;李毅;張鳳山;王新華;陳元林;高紅武;安博文;劉進輝;王曉峰;黃鋼;劉曉亮;周靈;劉萍;劉頻頻
• 申請（專利權）人: 上海海事大學;中國海洋石油總公司;中海油能源發展股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉粉寶

技術領域

本發明涉及光電復合海底電纜溫度監控與自動測量技術，具體是指一種用于光電復合海底電纜的由光纖溫度求解銅芯溫度的方法。

背景技術

光電復合海底電纜內部同時含有若干根銅芯和光纖，可同時用于海底電力和通信電纜。光電復合海底電纜中的銅芯在水下傳輸大功率電能會引起銅芯發熱，海底惡劣工作環境和電能諧波容易引起光電復合海底電纜材料的局部老化，降低光電復合海底電纜材料的熱傳導率和材料間的接觸熱傳導系數，導致光電復合海底電纜的銅芯溫度升高，嚴重時會引發熱擊穿，對光電復合海底電纜產生不可逆轉的破壞。

因此需要對光電復合海底電纜的銅芯溫度進行監測。在光電復合海底電纜投入運行之后無法直接測量銅芯的溫度，但可以利用布里淵光時域分析設備（簡稱BOTDA設備）獲取光纖溫度。于是求解銅芯溫度場問題轉化為如何通過光纖溫度反演預測銅芯溫度。常見的方法是通過對光電復合海底電纜進行熱場建模，獲取不同載荷、邊界條件下的光纖溫度和銅芯溫度的對應關系表，得到光纖溫度后利用查表方式求解銅芯溫度。建立光纖溫度和銅芯溫度對應關系表包含以下步驟：（1）對光電復合海底電纜內部結構進行幾何建模；（2）指定光電復合海底電纜內部不同材料及材料間熱性能參數，包括材料熱傳導率、材料間接觸熱傳導系數、密度、比熱容等；（3）對光電復合海底電纜幾何結構進行網格劃分；（4）指定熱載荷（工作電流）和邊界條件（環境溫度和環境對流換熱系數）；（5）采用有限元分析方法求解光電復合海底電纜內部不同位置的溫度；（6）建立光纖溫度與銅芯溫度的映射表格。該方法的不足之處在于需要對光電復合海底電纜的內部不同材料及材料間熱性能參數進行標定，標定的熱性能參數準確率低，且標定過程耗費大量人力物力。

因此需要提出一種改進的方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的主要目的在于提供一種用于光電復合海底電纜的由光纖溫度求解銅芯溫度的方法，通過建立從光纖溫度到銅芯溫度的預測模型，在已知光纖溫度的條件下可以求解銅芯溫度。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種用于光電復合海底電纜的由光纖溫度求解銅芯溫度的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

（1）列出光電復合海底電纜工作時的熱載荷工作電流范圍為[I₁,I₂]，將熱載荷工作電流均勻離散化，離散間隔為1安培，并用變量I標示，I的取值范圍為{i₁，i₂，i₃，……，i_m}，其中i₁為小于I₁最大整數，i_m為大于I₂的最小整數；

（2）列出光電復合海底電纜工作時的環境溫度邊界條件，環境溫度離范圍為[T₁,T₂]，將環境溫度均勻散化，離散間隔為1攝氏度，并用變量G標示，G的取值范圍為{g₁，g₂，g₃，……，g_n}，其中g₁為小于G₁的最大整數，g_n為大于G₂的最小整數；

（3）列出光電復合海底電纜工作時的環境對流換熱系數邊界條件，環境對流換熱系數范圍為[H₁,H₂]，將環境對流換熱系數均勻離散化，離散間隔為1瓦特每平方米每攝氏度，并用變量H表示，H的取值范圍為{h₁，h₂，h₃，……，h_p}，其中h₁為小于H₁的最大整數，h_p為大于H₂的最小整數；