[发明专利]监测海底光缆

说明书

本申请涉及监测海底光缆（100）（例如海底电力或者电信光缆）的方法和装置，并且特别是涉及确定针对这样的光缆的掩埋状况的方法和装置。该方法牵涉利用询问器单元（108）来询问感测光纤（107）以执行分布式光纤光学感测。感测光纤（107）沿着海底光缆（100）的路径部署，并且在一些实例中可以形成海底光缆的一部分。对应于由于表面水波（109）引起的压力变化（ΔP(t)）的来自感测光纤（107）的至少一个感测部分的相应测量信号的频谱以确定掩埋状况。在任何未掩埋区段（106）中检测到的压力变化的高频分量在掩埋区段（105）中衰减。

本申请涉及用于监测海底光缆、例如用于监测电力光缆或者电信光缆、并且特别是用于监测被部署成掩埋在海底中的这样的光缆的状况的方法和装置。

存在其中将海底光缆或者水下光缆用于电力传输和/或通信的各种应用。

一个特定的应用是用于电力传输。为了进行远距离电力传输，通常在合适的传输线上使用高压来减少电力损失。在城市区域之外的陆地上，典型的是使用利用架空传输线的高压AC配电来传输电力。各种导线被悬挂起来，以便使导线在距离地面足够远的地面上方并且距离彼此足够远以提供电隔离，即，周围的空气充当绝缘体。

然而，为了跨大型水体传输电力，这样的悬挂传输线是不适当的，并且因此使用海底光缆（也被称为水下光缆）。这随着近海发电（例如，近海风电场等）的日益普及而变得越来越令人感兴趣。

用于海底使用的电力光缆典型地包括例如用于每个AC相位的导体的至少一个导体，所述导体适合于所要求的电压，并由光缆的合适绝缘和护壳/保护所包围。在使用时，电力光缆的导体可以承载例如约数百千伏的非常高的电压。因此，要求良好质量的绝缘，并且重要的是光缆基本上无缺陷。

在一些实例中，水下电力光缆在使用期间可能会损坏或者扭曲。如果光缆损坏或者高度扭曲，则这可能会使绝缘降级和/或使导体和绝缘的定位扭曲，使得在与施加到光缆的操作电压一起使用时，绝缘可能会失效。这可能造成在光缆的导体之间或者在导体和环境即地球之间的高压放电、以及显著的故障电流（例如电弧）。这样的故障可能会造成光缆的相关部分的灾难性失效、以及潜在地造成光缆的爆炸式失效。

存在可能在使用中使水下光缆损坏或者变得扭曲的各种方式。光缆在海床上的移动可能通过对外层的磨损或者冲刷而引起光缆的损坏，或者导致在海床上的特定特征周围的光缆的高度变形，这可能干扰导体的内部布置。光缆还可能因与船/艇的锚或拖网等的相互作用而损坏。光缆周围的水流例如由于内部涌流而可能引发被称为涡激振动（VIV）的光纤振动。长期的VIV可能导致/加速电力光缆的疲劳并且因此加速失效。

为了避免这些问题，海底光缆典型地可以被部署成掩埋在海床上的沉积物中，即，海底。这防止光缆的移动，并且从而保护其免遭显著的磨损或者扭曲，并且应当隔离光缆与锚/拖网等的相互作用。

由于海床操作的困难性，光缆典型地可能被掩埋至相对较浅的深度。在部署之后，随着时间的经过，海床处的各种涌流可能造成海床物质移位，这可能造成部分海底光缆变得暴露出来，这有时候也被称为悬跨（free-spanning）。光缆的一部分变得暴露或者悬跨牵涉到随之而来的在上面讨论的损坏和失效的风险。这样的灾难性失效将导致必须停止电力传输，直到光缆的损坏区段得以修复。找出海底光缆的损坏区段并且修复光缆是复杂并且昂贵的工作，并且光缆自身典型地是非常昂贵的组件。

因此，将期望的是，能够监测海底光缆的掩埋状况，例如以确定光缆的部分何时变得暴露，即，不再被掩埋在海床中，以允许在损坏发生之前采取补救措施。

对于例如跨越大型水体的电信光缆的其他海底光缆而言，也存在类似的问题。

因此，本文的实施例涉及用于监测海底电力光缆的方法和装置。