[發明專利]一種海底電纜實時監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201310408092.2
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103513147A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 趙麗娟;李永倩;徐志鈕;翟麗娜
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于測量技術領域，尤其涉及一種海底電纜實時監測系統及監測方法。

背景技術

我國海岸線長達3.2萬公里，大小島嶼有6500多個，領海面積約473萬平方公里，海上工作平臺眾多，海底電纜在遠程供電、高壓輸電、電力通信、信號傳輸、保證海島居民的生產生活和海上工作平臺正常運行中起關鍵作用。

由于受到海水的沖刷、侵蝕等因素，容易造成海底電纜的絕緣老化、阻水性能變差，使得海底電纜產生漏電流，從而造成海底電纜在故障點處的溫度升高，進而引起更大的故障，譬如：接地短路故障等。海底電纜負載電流的變化，也會使海底電纜的溫度產生變化，即海底電纜溫度的變化可以反映海底電纜的運行狀況，為使海底電纜在安全的溫度范圍內運行，延長海底電纜使用壽命，有必要對海底電纜健康狀況進行日常監控維護。

隨著海洋開發利用活動的日益增加，海域內的養殖、漁網、船錨等對海纜運行的影響不容忽視，并且傳統方式下，受落錨、拋錨、漁業捕撈、船只拖拽、岸基作業等破壞時無法預警，對事故點的準確定位及肇事船只的確認以及斷纜線頭打撈困難，影響了事故搶修和損失理賠。因此研究海底電纜健康狀況監測的新方法、新手段，對于確保電網安全穩定運行、構建堅強智能電網具有非常重要的意義。

在海底電纜監測系統中，傳統的光時域反射器（OTDR）利用光在光纖中傳輸產生的背向瑞利散射信號進行海纜故障點定位，但這種技術只能在海纜已經被侵害事件破壞產生斷裂后進行檢測，無法實現侵害事件的實時在線監測。光時域背向拉曼散射分布式光纖傳感器（ROTDR）利用多模光纖中的背向拉曼散射信號測量光纖沿線的溫度分布，無法實現應變測量，因此該技術只能實現海纜溫度信息的在線監測，無法對落錨、船只拖曳等應變事件進行在線監測。因此，海底電纜迫切需要一種有效的實時在線監測方法。

發明內容

針對背景技術中提到的傳統的海底電纜監測系統中無法實現海纜運行過程中的溫度和應變的在線監測問題，本發明提出了一種海底電纜實時監測系統及監測方法。

一種海底電纜實時監測系統，其特征在于，所述系統包括窄譜光源、第一耦合器、偏振控制器PC、電光調制器EOM、脈沖發生器、第一隔離器、第一摻鉺光纖放大器EDFA、第二隔離器、第一光濾波器、環形器、起偏器、傳感光纖、第二耦合器、第二摻鉺光纖放大器EDFA、檢偏器、第三隔離器、第二光濾波器、第一光電檢測器、第二光電檢測器、數據采集與顯示單元和時鐘控制單元；

其中，所述窄譜光源、第一耦合器、偏振控制器PC、電光調制器EOM、第一隔離器、第一摻鉺光纖放大器EDFA、第二隔離器、第一光濾波器、環形器、起偏器和傳感光纖順次連接；所述窄譜光源用于產生窄譜光；所述第一耦合器的作用是將激光器發射的激光脈沖耦合進偏振控制器PC；所述電光調制器EOM用于調制脈沖光；所述第一隔離器用于防止脈沖光反向傳輸對窄譜光源造成損害，保證脈沖光單向傳輸；所述第一摻鉺光纖放大器EDFA用于對脈沖光進行放大；所述第二隔離器用于防止脈沖光反向傳輸對窄譜光源造成損害，保證脈沖光單向傳輸；所述第一光濾波器用于濾除第一摻鉺光纖放大器EDFA給系統引入的自發輻射噪聲；所述起偏器的作用是將普通光信號轉換成線偏振光；

所述脈沖發生器分別與所述時鐘控制單元和電光調制器EOM連接；所述脈沖發生器用于產生脈沖信號，通過電光調制器EOM調制窄譜光，使其變成脈沖光；

所述時鐘控制單元分別與所述窄譜光源和數據采集與顯示單元連接；所述數據采集與顯示單元用于提取瑞利散射光信號的偏振態和相位信息，并進行計算和顯示；

所述第二耦合器分別與所述環形器、第二摻鉺光纖放大器EDFA和檢偏器連接；所述第二耦合器是將背向瑞利散射信號分成兩路；所述第二摻鉺光纖放大器EDFA用于接收到的光進行放大；所述檢偏器用于檢測偏振態；

所述第二摻鉺光纖放大器EDFA、第三隔離器、第二光濾波器、第一光電檢測器和數據采集與顯示單元順次連接；所述第三隔離器用于防止脈沖光反向傳輸對窄譜光源造成損害，保證脈沖光單向傳輸；所述第一光電檢測器用于將接收到的光信號變為電信號；

所述檢偏器、第二光電檢測器和數據采集與顯示單元順次連接；所述第二光電檢測器用于將接收到的光信號變為電信號。

所述窄譜光源譜寬為3kHz～12.5GHz。

所述系統采用間接調制的方式將窄譜光源產生的激光調制成脈沖光。

所述第一光濾波器包括光環形器和光纖布拉格光柵；所述第一光濾波器帶寬等于光源譜寬。