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SWLC8000海缆综合在线监测系统

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更新时间:2021-07-24 12:04:25浏览次数:248次

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产品简介

一、海缆监测的必要性海底光电线缆、脐带缆主要用于大陆、海岛、海上风电场、海洋石油平台之间的电力供应和通信传输

详细介绍

一、海缆监测的必要性
    海底光电线缆、脐带缆主要用于大陆、海岛、海上风电场、海洋石油平台之间的电力供应和通信传输。海底电缆造价昂贵,却时常会遭受洋流、潮汐、船锚、捕鱼设备等损害,或因电流过大引起的异常发热被烧坏。
    据ICPC (电缆保护协会)统计,锚害占海缆故障的80%以上。近年来,海缆锚害事故频发。2017年3月福建某岛10kV供电海缆因锚挂受损,影响到岛上1万多居民用电,线路抢修时间长达6天5夜,经济损失高达数干万。2010年7月,山东某岛110千伏供电线路被拖船挂断,致使该岛与内陆电网联接中断30小时。
据的可再生能源保险公司GCube发布报告称,2015年高压海缆的安装和运营过程中产生的事故是海上风电场遭遇的高成本经济损失的原因,全年因此保险理赔总额超过6000万欧元,比往年同比增长25%。GCube事业发展部总监Jatin Sharma表示,:“海缆安装技术和监控技术将继续成为该行业发展的关键因素"。
海底电缆造价昂贵,布设环境特殊,海缆受损后经济损失大、维修成本高、修复周期长,因此,采用有效的手段监测海缆运行状态,避免重大供电故障发生,显得尤为必要。

二、SWLC8000海缆综合在线监测系统架构
    SWLC8000海缆综合在线监测系统针对海缆运行过程中存在的温度过热、锚害等异常因素,利用海缆内置的光纤作为传感介质实时监测温度、扰动,及时发现海缆异常状况,并结合AIS船舶识别预警系统、岸基雷达监测系统及分析海缆运行状态,对影响海缆安全的事件发出预警。在软件平台上智能分析海缆所处海域船只的停泊行为,记录停泊船只的信息及航行状态作为事故索赔的证据,并可通过文字及语音信息通知船舶驶离,确保海缆安全运行。

  ■海缆温度监测系统:对海缆的温度进行实时监测,并对温度异常进行报警及定位,避免海缆长期运行在过热状态下导致绝缘老化和绝缘失效,保障海缆安全运行。
  ■海缆载流量评估系统:通过分布式光纤测得的海缆绝缘层温度计算海缆芯线温度,评估海缆所允许通过的载流量,为海缆动态增容、电力调度提供决策依据,延长海缆使用寿命。
  ■海缆扰动监测系统:实时监测海缆上的扰动,对船只落锚振动和挂缆拖拽所引起的海缆扰动进行报警及定位,提前对海缆可能遭受的破坏发出预警,使海缆免遭破坏。
  ■AIS船舶识别预警系统:实时接收过往船只信息,结合电子海图对船只的位置、航向、航速等进行预判, 提前警告船只不要在海缆区域逗留和抛锚。记录船只的信息,为后续事故索赔提供证据。
  ■海缆故障在线预警与定位系统:实时监测电缆线路绝缘状态,准确定位故障点,解决了以往困扰运维人员的故障预警与定位难题,保障海缆平稳运行。
  ■视频监控系统:对海事雷达的有效补充,当发现有威胁海缆安全的嫌疑船舶时立即报警并抓拍,记录事件发生时间、地点,自动跟踪嫌疑目标船舶。
  ■岸基雷达监测系统:实时扫描和监视海缆警戒区域内过往船只的动态航行信息,尤其是未安装或者开启AIS系统的船舶,实现监测区域全天候、无盲区、无漏洞的动态监控。
  ■埋深和裸露冲刷监测:运用光纤温度和振动传感技术进行海缆埋深和裸露冲刷监测,在实时计算出海缆埋深变化的同时进一步进行预测风险评估,为客户决策提供参考。

三、SWLC8000海缆综合在线监测系统平台软件

    海缆综合在线监测系统软件平台软件集海缆状态监测、区域船只监测、设备控制等功能于一体。通过海缆内置光纤感知海缆温度、载流量以及海缆受锚害、捕鱼作业引起的异常扰动,实现海缆状态的360°在线监测。结合电子海图对船只的位置、航向和航速等进行预判,提前警告进入海缆警戒区域的船只不要在海缆区域逗留和抛锚,避免海缆遭受锚害。同时记录每只过往船只的信息和航行动态,为后续事故索赔提供证据。

软件功能
    海缆综合在线监测软件为全中文界面, 操作界面友好。软件可记录、动态显示海缆温度、海缆扰动、海缆应力、AIS船只动态等相关数据,可对实时和历史数据进行査询、删除、备份以及打印报表等。

软件特点
    对操作人员隐藏了系统的复杂分析、计算细节,采用报警提示和输出诊断信息的方式,并通过不同颜色(绿、黄、红)指示不同状态,提高了系统的易用性;
对系统维护人员和高级用户分配不同的配置权限,使他们可以方便进行数据査看-参数设置-设备控制的多种类操作任务。
开放式集成平台软件,可裁剪,可扩展,可兼容第三方厂家;软件具有高度开放性,内置通用的通讯协议(IEC61850 、Modbus TCP等),可方便的与变电站综合自动化系统、电力综合监控系统等无缝对接。

数据存储
    报警数据:产生报警的异常情况,对原始数据进行*保存;
长期数据:对数据进行压缩和特征提取,实现对故障发展趋势的掌握。

四、海缆温度监测系统
    利用海缆内置光纤来感应海缆的实时温度变化,并通过光纤测温主机解调温度数据,传送给集中监控计算机,当海缆温度异常时立即报警并准确定位异常点,避免海缆长期运行在过热状态下导致绝缘老化和绝缘失效,保障海缆安全运行。
    海缆温度测量系统由光纤测温主机、测温光纤、监控管理软件及相关附件组成,能准确探测海缆沿线所有测量点的温度,具有实时在线、测温精度高、本质安全和不受电磁干扰等优点。我司采用*、成熟的光纤测温技术来测量海缆温度,不受应力的影响,测温准确,可靠性高,通过优化的光学解调算法使得测量距离可达100公里。

五、海缆载流量评估系统
    采用*的有限元算法,通过分布式光纤测得海缆绝缘层温度,结合海缆结构参数、环境参数,准确计算出海缆的芯线温度、所允许的稳态载流量,并可预测海缆加载任意动态载流量时芯线温度的变化情况和加载某一应急负荷可持续的最长时间。配备载流量评估系统的意义在于:
  ■对海缆的实时温度进行连续在线监测,并计算海缆芯线温度(精度达2.0℃ ),有效的避免海缆绝缘层在过热状态下运行,从而延长海缆使用寿命。
  ■对海缆的剩余负荷能力(载流量)进行实时评估,帮助调度人员在未来的负荷分配中做出更合理的决策。当供电系统某个局部出现电力紧缺时,可利用剩余负载能力大的海缆在短时间内提供对故障线路的负载支援,保证不间断供电。
  ■通过挖掘海缆的剩余负荷能力实现海缆动态增容,减少输电线路建设投资。

六、海缆扰动监测系统
    利用海缆中的内置式单模光纤实时监测海缆上的扰动,对船只落锚振动和挂缆拖拽所引起的海缆扰动进行报警并准确定位。系统可同时监测多个船只引起的异常扰动,提前预警和定位,避免海缆遭受破坏。
1、扰动监测原理
  海缆扰动监测系统采用相位敏感光时域反射(φ-OTDR)技术,从光纤的一端注入光脉冲,探测后向散射光的干涉强度有无变化来判断是否有扰动发生。当光纤线路上受到外界干扰时,对应位置光纤的折射率会发生变化,这将导致该位置光相位的变化。光相位的变化又会引起后向散射光的干涉强度的变化,据此即可判断是否有扰动发生。

七、AIS船舶识别预警系统
    AIS船舶识别预警系统实时接收海缆区域过往船只信息,结合电子海图对船只的位置、航向和航速等进行预判,提前警告进入海缆警戒区域的船只不要在海缆区域逗留和抛锚,避免海缆遭受锚害。同时记录每只过往船只的信息和航行动态,为后续事故索赔提供证据。

八、海缆故障在线预警与定位系统
    海缆在运行过程中受海洋环境影响易引起海缆绝缘层的老化受损,在受损产生持续性的瞬时性放电故障,长期会导致海缆绝缘层击穿,造成绝缘故障,同时海水灌入会进一步加剧海缆绝缘层的腐蚀。由于海缆的分布电容太大,采用陆缆常用的行波测距法测试时,测试信号衰减很大,回波极弱,误差较大。
我司的海缆故障在线预警与定位系统基于双端行波测距原理,专门针对海缆的特性设计研发。系统监测终端分别安装在海缆线路的两端,采集线路上传输的行波信号,并发送回后台中心站,定位结果可以短信及WEB方式及时通知相关人员,指导现场排除故障。系统能实时监测电缆线路绝缘状态,准确定位故障点,解决了以往困扰运维人员的故障预警与定位难题,保障海缆平稳运行。

九、雷达预警系统
    通过岸基雷达监测系统实时扫描和监视海缆警戒区域内过往船只的动态航行信息,尤其是那些没有安装或者没有开启AIS系统的船舶,实现监测区域全天候、无盲区、无漏洞的动态监控。该系统可全天时工作,实现无人值守、远程监控,并且能够在恶劣天气下正常运行。
系统设备采用固态发射机和脉冲压缩技术,大幅度提高了对目标检测能力与系统可靠性,通过*的雷达信号处理算法设计,实现对海缆路由区域海面船舶目标的全自动探测及跟踪监控。海缆监测平台可无缝接入岸基雷达的监测数据,在电子海图上显示警示区域内的船只等移动目标,跟踪并建立目标航行轨迹,实现雷达和视频的联动功能。该系统能够实现岸基多站点组网,实现大批次目标的实时跟踪,为海缆路由海域检测、管理、任务提供实时可靠的帮助。

十、埋深和裸露冲刷监测
    海缆在敷设过程中一般采用了深埋敷设对其进行保护,在登陆段、礁石区和交越区等也额外采用了其他方式进行保护,但是随着时间的推移和外界的侵蚀,海缆存在裸露的风险,裸露的海缆容易受到锚、渔网、鲨鱼等外界因素的破坏,且受力不均,外界水流和沙石持续冲刷,加速海缆老化和绝缘层损伤,所以监测海缆的埋深,尤其是准确反映海缆裸露和冲刷的风险是很有必要的。
    对于被埋设的海缆,如何确定其实际的埋设深度,目前并没有统一的行业规范或通用做法,传统的声呐探测、浅地层剖面探测及ROV后调査方式不仅耗时长,测量精度不高,而且测试方法复杂,费用高,难以满足海缆日常运维过程中埋深和冲刷的持续性监测需求。
我司开发了基于*的分布式光纤温度和振动传感技术的海缆埋深和裸露冲刷监测系统,根据海缆初始埋深、环境信息与热力学参数进行稳态二维有限元热力学建模,通过有限元分析,计算海缆埋深分布,结合海缆温度数据和外界环境温度的变化进行持续分析,在实时计算出海缆埋深变化的同时进一步进行预测风险评估,为客户决策提供参考。该系统还可对整条海缆上各个区域的声场强弱以及频率等瞬态信息进行深入分析,并为客户提供一份可信的海缆裸露风险的评估分析报告,为海缆的运维提供强大的技术和数据支持。

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