基于水下信标的海底电缆故障定位系统的制作方法

本技术属于海底电缆故障检测，具体涉及一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统。

背景技术：

1、随着海底电缆技术的飞速发展，海底电缆的应用越来越广，主要用于传输电能和光纤通信。但是海底电缆的工作环境复杂，一方面随着船只排水量越来越大，大型船锚在下放停泊时往往能够触及到海底电缆敷设的深度，在利用卷扬机收锚时，很容易导致海底电缆断裂；另一方面，伴随着海底电缆敷设的深度不断增加，海底电缆承受的压力更大，海水腐蚀更快，海底电缆也会遭到泥沙磨损以及因自由悬挂疲劳而损坏。电缆一旦发生故障，造成的损失是巨大的，因此及时定位故障位置能够实现海底电缆的快速运维。

2、在海洋环境中，海底电缆的故障定位存在难度，现有技术一些是利用声波仪来探测电缆，通过声波反馈来寻找故障位置，但是声波仪需要搭载巡检机器人，定位准确度取决于巡检机器人巡检路径的准确性，同时还增加定位装置的复杂度。还有一些通过故障检测仪进行故障定位，但是故障检测仪只能确定故障的大致范围，具体位置需要通过水下航行器进行定位。

3、综上，现有技术存在故障定位不准、定位装置复杂等问题，故本申请提出一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，不仅结构简单，而且在精准定位的同时实现快速检测。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供了一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；

4、首端接地箱和末端接地箱分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱与地面变电站或地面通讯设备连接，末端接地箱与海上平台的地面电缆连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器，电流采集器位于首端接地箱内，电流采集器与电流互感器连接，同时与上位机进行数据传输；

5、海底电缆上间隔安装有多个防压盒，每个防压盒内均插装有水下信标，水下信标通电向安装在海上平台上的脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器将脉冲信号传输至上位机；防压盒内安装有感应取能模块和化学电池，海底电缆未发生故障时感应取能模块为水下信标供电，发生故障时化学电池为水下信标供电。

6、进一步的，所述水下信标包括防压壳体、密封壳体和脉冲信号发射芯片；防压壳体的一端与密封壳体的一端连接，密封壳体的另一端插装在防压盒内，脉冲信号发射芯片嵌在防压壳体和密封壳体内。

7、进一步的，所述感应取能模块包括电磁铁芯、感应线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片；感应线圈内嵌在防压盒内，电磁铁芯位于感应线圈的中心；整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片集成在电路板上，电路板内置在防压盒内；感应线圈产生的感应电压经过整流、滤波和稳压后为水下信标供电；控制芯片用于控制感应取能模块或化学电池为水下信标供电。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

9、(1)本实用新型通过三相电流互感器和水下定位信标协同工作的方式，精准定位故障位置；三相电流互感器采集的三相电流用于判断海底电缆是否发生故障，根据水下信标发送脉冲信号的频率的变化不同确定该水下信标的位置，进而确定故障位置，为运维提供信息。此外，还可以根据脉冲信号的发送位置，定位海底电缆的位置。

10、(2)海底电缆发生故障时，上位机可以发出预警，使地面变电站或地面通讯设备减小能量输出功率，可以降低海底电缆三相线芯的损伤程度。

技术特征：

1.一种基于水下信标的海底电缆故障定位系统，其特征在于，该系统包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；

2.根据权利要求1所述的基于水下信标的海底电缆故障定位系统，其特征在于，所述水下信标包括防压壳体、密封壳体和脉冲信号发射芯片；防压壳体的一端与密封壳体的一端连接，密封壳体的另一端插装在防压盒内，脉冲信号发射芯片嵌在防压壳体和密封壳体内。

3.根据权利要求1或2所述的基于水下信标的海底电缆故障定位系统，其特征在于，所述感应取能模块包括电磁铁芯、感应线圈、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片；感应线圈内嵌在防压盒内，电磁铁芯位于感应线圈的中心；整流电路、滤波电路、稳压电路和控制芯片集成在电路板上，电路板内置在防压盒内；感应线圈产生的感应电压经过整流、滤波和稳压后为水下信标供电；控制芯片用于控制感应取能模块或化学电池为水下信标供电。

技术总结
本技术为基于水下信标的海底电缆故障定位系统，包括首端接地箱、电流互感器、水下信标、防压盒、末端接地箱、电流采集器和脉冲信号接收器；首端接地箱和末端接地箱分别与海底电缆的首端和末端连接，首端接地箱与地面变电站或地面通讯设备连接，末端接地箱与海上平台的地面电缆连接；靠近海底电缆首端的三相电力线路上分别安装有电流互感器，电流互感器与电流采集器连接；海底电缆上间隔安装有多个防压盒，每个防压盒内均插装有水下信标，水下信标通电向脉冲信号接收器发送脉冲信号，脉冲信号接收器将脉冲信号传输至上位机；防压盒内安装有感应取能模块和化学电池，电缆正常时感应取能模块为水下信标供电，发生故障时化学电池为水下信标供电。通过电流互感器和水下定位信标协同工作的方式，精准定位故障位置。

技术研发人员：梅春晓,谭建鑫,卢盛欣,张清清,张国峰,吴伟强,李瑞,尹军杰,陈程,李练兵,代亮亮
受保护的技术使用者：河北建投海上风电有限公司
技术研发日：20230131
技术公布日：2024/1/12