为了有效监测光电复合海缆的绝缘状况,基于迭代法改进了IEC60287电缆载流量和温度场计算标准,在有限元数值分析软件包COMSOL中基于热电耦合模块建立了110 k V YJQ41×300 mm^2海缆温度场模型,与改进IEC60287标准比较验证了建模方法...为了有效监测光电复合海缆的绝缘状况,基于迭代法改进了IEC60287电缆载流量和温度场计算标准,在有限元数值分析软件包COMSOL中基于热电耦合模块建立了110 k V YJQ41×300 mm^2海缆温度场模型,与改进IEC60287标准比较验证了建模方法的准确性,在此基础上确定了不同载流量下海缆模型最佳的分析范围。建模研究了海缆正常运行和绝缘性能下降情况下载流量和环境温度对光纤温升的影响;采用介质损耗表征绝缘状况,分析获得了典型介损值下光纤相对温升的变化规律。结果表明:正常情况下光纤温升随载流量的增加近似成平方增大,随环境温度的增加近似线性增大,增速较慢;海缆绝缘性能下降时光纤相对温升随tanδ的增加成正比增大,相对而言,受环境温度的影响很小。根据上述研究,提出了基于光纤相对温升和海缆载流量的介损计算公式和基于光纤相对温升的海缆绝缘状态监测方法。较之现有基于电气量的绝缘监测方法,该方法不易遭受电磁干扰的影响。在光电复合海缆在线监测方面具有参考应用价值。展开更多
从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对...从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对多模光纤受激布里渊散射阈值的影响。结果表明,多模光纤多个模式布里渊散射谱叠加造成其总的布里渊散射谱展宽,不再满足洛伦兹分布,其线宽增加至原来数倍、峰值增益和频移降低;渐变折射率多模光纤SBS阈值一般在80 m W以上,远大于单模光纤;纤芯直径相同时,相比于阶跃折射率多模光纤,数值孔径对渐变折射率多模光纤SBS阈值的影响较大,后者更易发生受激布里渊散射效应。理论计算与已报道测量结果的比较验证了理论分析的正确性。文中研究为建立基于多模光纤的布里渊散射分布式传感系统奠定了理论基础。展开更多
文摘为了有效监测光电复合海缆的绝缘状况,基于迭代法改进了IEC60287电缆载流量和温度场计算标准,在有限元数值分析软件包COMSOL中基于热电耦合模块建立了110 k V YJQ41×300 mm^2海缆温度场模型,与改进IEC60287标准比较验证了建模方法的准确性,在此基础上确定了不同载流量下海缆模型最佳的分析范围。建模研究了海缆正常运行和绝缘性能下降情况下载流量和环境温度对光纤温升的影响;采用介质损耗表征绝缘状况,分析获得了典型介损值下光纤相对温升的变化规律。结果表明:正常情况下光纤温升随载流量的增加近似成平方增大,随环境温度的增加近似线性增大,增速较慢;海缆绝缘性能下降时光纤相对温升随tanδ的增加成正比增大,相对而言,受环境温度的影响很小。根据上述研究,提出了基于光纤相对温升和海缆载流量的介损计算公式和基于光纤相对温升的海缆绝缘状态监测方法。较之现有基于电气量的绝缘监测方法,该方法不易遭受电磁干扰的影响。在光电复合海缆在线监测方面具有参考应用价值。
文摘从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型,分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值,并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对多模光纤受激布里渊散射阈值的影响。结果表明,多模光纤多个模式布里渊散射谱叠加造成其总的布里渊散射谱展宽,不再满足洛伦兹分布,其线宽增加至原来数倍、峰值增益和频移降低;渐变折射率多模光纤SBS阈值一般在80 m W以上,远大于单模光纤;纤芯直径相同时,相比于阶跃折射率多模光纤,数值孔径对渐变折射率多模光纤SBS阈值的影响较大,后者更易发生受激布里渊散射效应。理论计算与已报道测量结果的比较验证了理论分析的正确性。文中研究为建立基于多模光纤的布里渊散射分布式传感系统奠定了理论基础。
基金Supported by the National Natural Science Foundation of China(61775057,62171185)the Natural Science Foundation of Hebei Province,China(E2020502010,E2019502177)+1 种基金the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2019MS085,2021MS072)S&T Program of Hebei(SZX2020034).
