一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统及方法与流程

本发明属于海底电缆缺陷检测，具体地说，涉及一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统及基于此辨识系统的辨识方法。

背景技术：

1、海底电缆在信息、电力传输过程中，由于线芯电流产生的交变磁场会在金属外护套上感应出电压，金属外护套如果存在回路，就会产生感应环流。目前针对陆上电缆的接地环流检测技术较为成熟，但是由于海底电缆与陆上电缆结构形式不同、接地方式不同、运行环境不同，导致海底电缆与陆上电缆的接地环流的特点、幅值大小都有很大的差异，陆上电缆成熟的检测方法难以在海缆上的适用，针对海底电缆的环流检测手段少，检测效果差。

2、目前单芯海缆护套和铠装环流监测方法，参见附图1。附图1公开了一种单芯海缆的监测方案，设置有两个探头，分别监测护套和铠装的电流，监测状态量为电流的幅值。目前海缆铠装、护套接地缺陷的辨识方法仅通过监测接地环流的幅值，通过设置阈值或对比变化趋势的方法实现设备状态的诊断。这种方案具有较大的缺点，其一由于接地环流的幅值受线芯电流影响很大，所以通过设置阈值的方法难以有效辨识接地缺陷；其二、由于海缆两端的护套、铠装接地缺陷均会引起海缆接地环流幅值变化，仅通过幅值进行诊断无法实现故障点的定位。

3、因此，亟需提供一种能确定海底电缆接地缺陷类型和定位缺陷位置的单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统及基于此系统的辨识方法，来克服上述问题。

4、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，目的在于提供一种确定海底电缆接地缺陷类型和定位缺陷位置的单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统。

2、本发明的另一目的在于，提供一种基于上述的单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统的辨识方法。

3、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统，包括：单芯海底电缆、监测部件和信息处理部件。

4、所述海底电缆从外至内依次包括铠装、护套和线芯；所述监测部件用于获取所述海底电缆铠装、护套和线芯的电流信息，并根据所述电流信息形成海缆状态信息；所述信息处理部件与所述监测部件电连接，所述信息处理部件接收所述监测部件形成的海缆状态信息，并将所述接收到的电缆状态信息进行分析和/或展示；

5、其中，所述电流信息包括电流的幅值、电流的相位。

6、根据本发明的一实施方式，其中，所述监测部件包括：电流探头、信息暂存器。

7、所述电流探头设置有多个，多个所述电流探头分别用于获取所述铠装层、护套层和线芯的电流信息；所述信息暂存器与所述电流探头电连接，所述信息暂存器用于根据所述获取到的电流信息形成海缆状态信息；

8、所述信息暂存器与所述信息处理部件电连接；所述信息暂存器将所述形成的海缆状态信息传递至所述信息处理部件。

9、本发明还提供一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，基于上述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统，所述辨识方法包括以下步骤：

10、s1、海缆资料的收集及校验，确定海缆信息；

11、s2、根据确定的海缆信息建立数学模型，并根据建立的数学模型确定接地环流幅值阈值及相角阈值；

12、s3、根据海缆信息，拟合接地环流的历史标准曲线；

13、s4、实时监测电流信息，将监测到的电流信息与所述历史标准曲线进行比较，判断海缆的运行状态。

14、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤s4中将监测到的电流信息与所述历史标准曲线进行比较包括：

15、s4.1、进行电流幅值的比较判断；

16、s4.2、若电流幅值判断异常，则进行电流相角的比较判断，根据电流相角的判断结果确定故障类型并确定故障位置。

17、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤s1中，所述海缆资料的收集包括：收集海缆的总长及部分段的长度，线芯、护套、铠装的参数；

18、所述确定的海缆信息包括海缆参数信息和海缆性能信息。

19、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤s2中，所述根据海缆信息建立数学模型为根据所述海缆参数信息建立数学模型；

20、所述确定接地环流幅值阈值及相角阈值为通过电容效应模型和阻抗矩阵模型计算接地环流幅值及相角变化规律；设置不同位置的接地电阻变化量为△r＝1ω，将对应的幅值变化σ1＝△i和相角变化σ2＝△∠i作为各自诊断阈值。

21、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤s3中，所述根据海缆信息，拟合接地环流的历史标准曲线为根据所述海缆性能信息，拟合接地环流的历史标准曲线。

22、根据本发明的一实施方式，其中，所述单芯海底电缆包括设置于陆上的陆上段、设置于海底的海底段和设置于海上平台的海上段；

23、所述步骤s4包括：

24、实时监测icoff、isoff、iaoff、icon、ison、iaon，∠isoff、∠iaoff、∠ison、∠iaon，将检测到的电流信息与拟合曲线进行比较，比较变化趋势；

25、其中，所述icoff、isoff、iaoff分别表示海上段线芯、护套、铠装的电流；icon、ison、iaon分别表示陆上段线芯、护套、铠装的电流；∠isoff、∠iaoff为海上段护套电流、铠装电流滞后海上段线芯电流的角度；∠ison、∠iaon为陆上段护套电流、铠装电流滞后陆上段线芯电流的角度。

26、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤s4.1包括：

27、当比较得知isoff和ison同时增加、且iaoff和iaon同时减小，则判断为海缆自身参数变化；

28、当比较得知isoff和iaon增大，且iaoff和ison减小，则判断为海上段铠装或陆上段护套接地接触存在故障；

29、当比较得知isoff和iaon减小，且iaoff和ison增大，则判断为海上段护套或陆上段铠装接地接触存在故障。

30、根据本发明的一实施方式，其中，所述步骤4.2包括：

31、当比较得知相位角变化趋势一致，则判断为海缆本体存在故障；

32、当比较得知两端相位角变化趋势不同，则判断为接地线接触存在故障采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

33、本发明中，通过设置所述监测部件，实现对海底电缆的铠装、护套和线芯各部件电流的监测，通过监测到的电流信息，确定海底电缆接地缺陷类型和定位缺陷位置，实时显示海底电缆的监控情况，同时也为操作人员提供缺陷类型及缺陷位置的提示。

34、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统，其特征在于，所述监测部件(2)包括：

3.一种基于上述权利要求1或2所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统的单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述辨识方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤s4中将监测到的电流信息与所述历史标准曲线进行比较包括：

5.根据权利要求3所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述海缆资料的收集包括：收集海缆的总长及部分段的长度，线芯、护套、铠装的参数；

6.根据权利要求5所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述根据海缆信息建立数学模型为根据所述海缆参数信息建立数学模型；

7.根据权利要求5所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述根据海缆信息，拟合接地环流的历史标准曲线为根据所述海缆性能信息，拟合接地环流的历史标准曲线。

8.根据权利要求4所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述单芯海底电缆包括设置于陆上的陆上段、设置于海底的海底段和设置于海上平台的海上段；

9.根据权利要求8所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤s4.1包括：

10.根据权利要求9所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识方法，其特征在于，所述步骤4.2包括：

技术总结
本发明属于海底电缆缺陷检测技术技术领域，公开了一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统及方法。所述的一种单芯海底电缆护套和铠装接地缺陷辨识系统，包括：单芯海底电缆；监测部件，监测部件用于获取海底电缆铠装、护套和线芯的电流信息，并根据电流信息形成海缆状态信息；信息处理部件，信息处理部件与监测部件电连接，信息处理部件接收监测部件形成的海缆状态信息，并将接收到的电缆状态信息进行分析和/或展示；其中，电流信息包括电流的幅值、电流的相位。本发明中，通过设置所述监测部件，通过对各部件电流的监测，实时显示海底电缆状态的监控情况，同时也为操作人员提供缺陷类型及缺陷位置的提示。

技术研发人员：杨玉新,王劲松,郭洪义,张天保,杨海超
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16