[发明专利]一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法。 

背景技术

我国作为海洋大国，海岸线达3万多公里，内陆江河湖泊众多，海缆作为沿海岛屿与城市间电力通信、信号传输的重要手段，对于保障海岛居民正常生活、促进沿海地区国民经济发展、加强海防建设具有十分重要的意义。 

海底光纤复合电力电缆（简称海底光电复合缆）是一条既能传输电能，又能实现光纤通信的复合缆，安全性和可靠性都比单独敷设海底光缆和海底电缆高，具有敷设时间短、施工成本低、节省海底路由资源等诸多优点。 

近几年我国海底光电复合缆故障率大幅增长。海底光电复合缆故障，从结构上可分为芯线故障、光纤故障和外层故障，芯线故障包括断线、混线、绝缘不良、接地等；光纤故障包括光纤断裂、接头处接触不良等；外层故障包括年久老化、进水、虫害等，这些损害会进一步引发海缆芯线故障和光纤故障。所以海缆芯线和光纤的破损是影响海缆正常工作的主要故障。我国海底光电复合缆大多数敷设于浅海区 域，受船锚、渔捞损坏的情况特别严重，易导致海缆芯线、光纤和外层的破损。一旦海底光电复合缆发生故障，必须尽快确定故障类型、准确定位故障点位置，力争将损失降到最低限度。但是在茫茫大海中打捞直径约为11cm的海底光电复合缆相当困难，正因为海底光电复合缆故障定位及维修的特殊性，使得故障点的定位需要更高的精度，所以我们有必要研究海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位的新方法、新手段。该方法可避免或减少船锚拖拽等外力破坏造成海缆中断的停电损失，缩短海缆中断后电缆头的查找时间和抢修时间，极大提高海底光电复合缆运行的可靠性，对确保电网安全稳定运行具有十分重要的意义。 

近几年，海底光缆进行在线监测及故障点定位的方法主要有光时域反射法、基于拉曼散射的光时域反射法和基于布里渊散射的光时域反射法。光时域反射法主要通过测量光纤中背向瑞利散射光的到达时间来定位故障点距离，无法获知海底光缆运行过程中的温度和应变信息。基于拉曼散射的光时域反射法通过测量光纤中的背向拉曼散射信号获取光纤沿线的温度分布，只能实现海底光缆温度信息的在线监测，无法实现应变的测量，因此该技术对受外力破坏的应变事件无法实现在线监测。基于布里渊散射的光时域反射法，通过检测光纤中背向布里渊散射信号的频移和强度，获取光纤沿线的应变和温度变化，从而实现海底光缆故障点位置。但该技术适用于海缆中光纤破损故障、应变/温度变化较大的芯线故障和外层故障，对于应变/温度变化不明显的芯线故障和外层故障不能直接检测。且三种方法都只能测量 光纤故障点距测试点的距离，不能确定故障点的地理位置，特别是光纤余长、线路盘缆、线路路由不平坦等因素会对故障点定位带来很大的影响，定位精度较低。 

海底电缆故障点定位方法多采用时域反射法，其基于传输线理论，通过计算发射脉冲和故障点回波脉冲之间的时间差来测量线路上故障点的位置，可用于海底电缆长度和故障点位置的测量，但只能在海底电缆发生故障后进行检测，无法实现实时在线监测。 

海底光电复合缆不仅具有海底电缆的电力传输功能，而且具有海底光缆的光纤信息传输功能。以上故障检测方法仅局限于单一的故障检测手段，能体现海底电缆或海底光缆的状态，不具备对芯线、光纤和外层故障同时监测的能力，且无法实现海底光电复合缆故障点的准确定位。因此我们迫切需要找到一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位的新方法，从而保障海底光电复合缆的安全运行。 

发明内容

针对背景技术中提到的现有的故障检测方法的检测手段单一、芯线故障和外层故障不能直接检测以及无法实现海底光电复合缆故障点准确定位的问题，本发明提出了一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法。 

一种海底光电复合缆全方位监测及故障点准确定位方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤： 

步骤1：故障发生前，将布里渊光时域反射仪BOTDR连接到海底 光电复合缆的光纤单元，用光时域反射法对海底光电复合缆进行实时在线监测，获取光纤的应变/温度信息和光纤长度，并根据海底光电复合缆线路的施工材料获取绞合节距和光纤余长，结合海底光电复合缆路由、海底地形和海底地质结构信息，提取海底光电复合缆的特征点，观察记录海底光电复合缆的监测数据，建立每相海底光电复合缆的标准测试曲线；