[发明专利]一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置及方法，该装置包括热电偶，温度采集模块，光纤温度应变分析仪，穿心变压器，以及电流互感器，用来模拟实际海缆捆绑光缆的结构，通过岸上模拟实验可以将实际海缆运行情况进行模拟，这样就类比了实际情况海缆捆绑光缆的结构，节约了成本。该方法实现了电缆捆绑光缆在不同的电流下电缆和光缆各个位置温度的测量，并推算出温度和电流的关系，而且通过COMSOL仿真软件进行模拟仿真，与实验结果进行对比，共同为海缆实际监测载流量的进行模型构建提供思路和修正的方法；而且验证了利用光缆内光纤的温度可以对电缆温度监测、载流量预估的方法可行性，因此为实际海缆捆绑光缆结构提供了监测的思路和方法。

技术领域

本发明属于电缆状态监测技术领域，具体涉及一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置及方法。

背景技术

海底电缆正常运行时，导体的温度，应力是一个非常重要的参数，导体实时温度决定了海底电缆当前的载流量。另外，若海底电缆工作温度过高，将导致绝缘材料老化加速，海缆寿命缩短，严重时甚至会出现故障；在海缆内部微小缺陷发展过程中，会伴随着异常发热，缺陷点温度会升高，严重时绝缘老化加速，导致热击穿。

目前，对于海南联网系统三相31km的海底电缆，其温度、应力的运行状态、健康水平，目前掌握情况还非常有限，故利用光纤传感原理，研究如何依靠海底电缆本体捆绑的光缆实现海底电缆温度在线监测以及载流量的推算至关重要。由于海缆一般比较复杂，要进行海缆本体实验比较困难，而且成本比较高。因此，现有的测试装置不能针对海底电缆岸上模拟实验测量是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置及方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置，包括热电偶，温度采集模块，光纤温度应变分析仪，调压器，穿心变压器，以及电流互感器；其中，

测量时，电缆和光缆上开设有孔洞；若干热电偶分别用导电胶固定在相应的位置，用于测量不同时刻的不同电流大小下电缆和光缆各个位置的温度变化；待测电缆捆绑光缆穿过穿心变压器和电流互感器，且待测电缆捆绑光缆两端导体连接，形成通电回路；待测光缆中的光纤的一端与光纤温度应变分析仪发射端相连，另一端光纤温度应变分析仪接收端相连，形成另一条光通路；通过调压器对穿心变压器电压调节进而改变对待测电缆捆绑光缆产生的电流的大小；热电偶与温度采集模块相连，温度采集模块用于储存热电偶在不同时刻测得的待测电缆捆绑光缆各层结构的温度值；光纤温度应变分析仪用于采集不同时刻的待测电缆捆绑光缆不同位置的布里渊位移频移。

本发明进一步的改进在于，待测电缆包括由内至外依次设置的铜导体，绝缘，铜带，钢带铠装，以及阻燃外护套。

本发明进一步的改进在于，光缆包括由内至外依次设置的光单元，聚乙烯内护层，第一层钢丝铠装，第二层钢丝铠装，以及外被层。

一种海底电缆载流量岸上模拟实验方法，该方法基于上述一种海底电缆载流量岸上模拟实验装置，包括以下步骤：

1)将一根待测电缆捆绑光缆穿过穿心变压器，并将待测电缆捆绑光缆两端导体连接，形成通电回路；并提前在待测电缆和光缆上打孔，打孔深度与电缆和光缆各层结构相吻合，在孔内放入热电偶，测量不同时刻待测电缆捆绑光缆各个位置的温度；

2)将待测光缆中的光纤的一端与光纤温度应变分析仪发射端相连，另一端与光纤温度应变分析仪接收端相连，形成另一条光通路；

3)改变待测电缆捆绑光缆中通过电流的大小，记录不同电流下热电偶测量的温度、不同条件下光纤温度应变分析仪测量的布里渊位移频移；

4)根据布里渊频移与温度、应变的关系式，得到同一时刻待测电缆捆绑光缆在不同电流下，电缆和光缆各层的温度与电流关系；