基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测 被引量：41

1

作者 吕安强 李永倩 +1 位作者 李静 吴飞龙 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期533-539,共7页

高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度... 高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 Brillouin光时域反射计 应变 温度 Brillouin频移 光纤标定 光纤接续点定位 状态监测

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基于BOTDR监测数据的光纤复合海底电缆状态预测 被引量：17

2

作者 寇欣 尹成群 +1 位作者 吕安强 李永倩 《电测与仪表》 北大核心 2015年第3期48-53,共6页

为了判断光纤复合海底电缆状态的发展趋势,及时发出故障预警信号,提出了基于加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)的海缆BOTDR监测数据多步预测模型。利用Birge-Massart策略计算实测数据小波分解后不同尺度上的阈值,使用软阈值法消除随机噪... 为了判断光纤复合海底电缆状态的发展趋势,及时发出故障预警信号,提出了基于加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)的海缆BOTDR监测数据多步预测模型。利用Birge-Massart策略计算实测数据小波分解后不同尺度上的阈值,使用软阈值法消除随机噪声对预测准确性的影响;在混沌序列分析的基础上,采用G-P算法进行相空间重构,确定最佳嵌入维数,同时验证频移时间序列的混沌特性;将重构相空间中的相点馈入到WLSSVM模型完成递归多步预测;最后对海缆两个典型位置处测点进行了频移6步预测。结果表明,递归6步预测的最大平均相对误差为1.80%,具有比标准支持向量机预测结果更高的预测精度和更好的适用性。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 分布式光纤监测 相空间重构 G-P算法 WLS-SVM

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光纤复合海底电缆故障检测与诊断方法 被引量：13

3

作者 陈永 尹成群 +5 位作者 吕安强 李星辰 范玉军 李永倩 何旭涛 卢志飞 《光通信研究》 北大核心 2014年第3期56-59,共4页

为及时发现并判别光纤复合海底电缆的故障,文章提出一种基于多尺度小波分析的海缆故障检测与诊断新方法。该方法先利用布里渊光时域反射计测量海缆中光纤的布里渊散射频移,然后结合双阈值法对故障点进行检测和分析。对发生接地故障的数... 为及时发现并判别光纤复合海底电缆的故障,文章提出一种基于多尺度小波分析的海缆故障检测与诊断新方法。该方法先利用布里渊光时域反射计测量海缆中光纤的布里渊散射频移,然后结合双阈值法对故障点进行检测和分析。对发生接地故障的数据,用阈值法进行诊断;对非接地故障,则选用coif2小波基进行8尺度小波分解。研究结论表明,利用小波分解高频系数尺度对空间距离的敏感性可有效诊断锚害和塑料护套局部放电引发的过热故障。同时,在分析海缆故障特点的基础上,通过建立海缆故障模拟数据验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 故障检测与诊断 布里渊光时域反射计 小波分析

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光纤复合海底电缆应变测量的数学建模与仿真

4

作者 吕安强 陈永 +1 位作者 尹成群 李永倩 《光通信研究》 北大核心 2014年第5期33-36,共4页

为了获得光纤复合海底电缆的应变与光单元应变的关系,以便用分布式光纤传感技术准确测量海底电缆本体的应变分布。在分析海缆结构的基础上,进行了海缆与光单元应变关系的数学建模和仿真。通过合理简化海缆结构,建立了海缆的有限元模型,... 为了获得光纤复合海底电缆的应变与光单元应变的关系,以便用分布式光纤传感技术准确测量海底电缆本体的应变分布。在分析海缆结构的基础上,进行了海缆与光单元应变关系的数学建模和仿真。通过合理简化海缆结构,建立了海缆的有限元模型,进行了直线拉伸数值计算,对比了数值计算结果和数学模型。结果表明,数值计算结果与数学模型一致,光单元应变与海缆应变满足线性关系,且小于海缆应变值,可以利用光单元应变推算海缆的应变,这为基于分布式光纤应变测量的海缆状态监测提供了理论依据。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 数学建模 绞合结构 有限元仿真

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单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模 被引量：9

5

作者 林晓波 吕安强 +3 位作者 俞恩科 卢志飞 张磊 鞠森 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期119-124,共6页

海底电缆的严重弯曲会导致漏电、接地、短路和断缆等事故。通过实体实验研究海底电缆的弯曲特性存在成本高、难度大,海底电缆各层结构数据不易获取等问题。为此,文中提出了单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模实验方法。对海底电缆的结... 海底电缆的严重弯曲会导致漏电、接地、短路和断缆等事故。通过实体实验研究海底电缆的弯曲特性存在成本高、难度大,海底电缆各层结构数据不易获取等问题。为此,文中提出了单芯光纤复合海底电缆弯曲有限元建模实验方法。对海底电缆的结构进行了简化,建立了单芯海底电缆有限元模型,选用SOLID164和SHELL163单元,利用ALE算法,结合扫略和映射方法进行网格划分,对模型进行了求解,根据力学和结构特性对海底电缆进行了单端约束并施加转动惯量载荷,真实地模拟了海底电缆的弯曲过程。结果表明,模型沙漏能控制在内能的1%以内,海底电缆各层应力、应变数据符合弹塑性材料特性和工程经验,为海底电缆弯曲特性的研究和光纤传感技术的应用提供了参考。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 弯曲 应力 应变 有限元分析

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波浪力作用下光纤复合海底电缆动力学有限元分析 被引量：12

6

作者 冯雨珊 尚秋峰 吕安强 《光通信研究》 北大核心 2017年第4期30-34,共5页

为了研究波浪力作用下海缆的动力学特性,建立了波浪力作用下海缆的三维有限元模型。首先利用SOLID185单元和pipe59单元建立了海缆模型,设置波浪力及海流速度;对该模型进行仿真计算,并对仿真结果进行数据提取,获得了海缆各层结构的位移... 为了研究波浪力作用下海缆的动力学特性,建立了波浪力作用下海缆的三维有限元模型。首先利用SOLID185单元和pipe59单元建立了海缆模型,设置波浪力及海流速度;对该模型进行仿真计算,并对仿真结果进行数据提取,获得了海缆各层结构的位移、应力应变及光单元加速度等数据。通过对数据进行处理,得到波浪高0.1m、周期为1s、海流速为2m/s的条件下,光单元振动频率约为50Hz,为利用分布式光纤振动传感技术监测海缆的工作状态提供了理论参考。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 波浪力 振动频率 动力学分析 有限元

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三芯光纤复合海底电缆超负荷运行有限元建模 被引量：2

7

作者 林晓波 何旭涛 +3 位作者 陈国志 郑新龙 吕安强 刘娟 《光通信研究》 北大核心 2018年第1期23-26,共4页

为了获取三芯光纤复合海底电缆超负荷运行时的温度变化情况,分别建立了三芯海缆陆地段与海底段的有限元模型。通过ANSYSY软件稳态仿真验证了所建模型进行超负荷运行的可行性。将120%、140%、160%、180%和200%的载流量分别施加到陆地段... 为了获取三芯光纤复合海底电缆超负荷运行时的温度变化情况,分别建立了三芯海缆陆地段与海底段的有限元模型。通过ANSYSY软件稳态仿真验证了所建模型进行超负荷运行的可行性。将120%、140%、160%、180%和200%的载流量分别施加到陆地段和海底段海缆模型上,陆地段比海底段先达到海缆最高工作温度90℃,并给出了不同负荷运行情况下的应急时间。超负荷值较低时,海底段海缆应急时间大于陆地段应急时间,且应急时间随超负荷值的增大逐渐逼近。该结论为利用光纤传感监测海缆过负荷运行提供了参考。 展开更多

关键词 三芯光纤复合海底电缆 超负荷 应急时间

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走滑断层作用下光纤复合海底电缆的力学响应规律研究 被引量：3

8

作者 邵冬亮 孙永鑫 +3 位作者 刘海涛 王龙 何春晖 朱毅 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第S1期148-154,共7页

作为一种长距离传输电力和信息的有效工具,海缆难免需跨越断层活动区域。为深入研究断层作用下海缆的力学响应规律与其破坏机制,以典型的走滑断层为依托,利用ABAQUS建立了海床-海缆相互作用的数值仿真模型,得到了海缆典型结构层的位移... 作为一种长距离传输电力和信息的有效工具,海缆难免需跨越断层活动区域。为深入研究断层作用下海缆的力学响应规律与其破坏机制,以典型的走滑断层为依托,利用ABAQUS建立了海床-海缆相互作用的数值仿真模型,得到了海缆典型结构层的位移、应变以及应力等的变化规律。研究结果表明:在走滑断层作用下,海缆的变形大体呈'Z'字形,海缆外被层、铜导体的轴向塑性应变随断层错动位移的增加而增加;海缆外被层可发生明显的开裂甚至剥离变形,同时尽管XLPE绝缘层与镀锌钢丝铠装层的截面变形量均先随断层错动位移的增加先增加而后缓慢下降,但两者变化并不同步;由于断层错动位移所引起的拉-剪应力,海缆整体上表现为张拉破坏。研究方法和成果可为跨断层光纤复合海底电缆的设计和运营维护提供一定的技术指导。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 走滑断层 数值模拟 破坏机制 截面变形量

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三芯海底电缆绝缘气隙局部放电声场与内置光纤耦合函数的数值求解方法

9

作者 李磊 王航 +2 位作者 廖雁群 陈俊 周承科 《广东电力》 北大核心 2025年第5期114-122,共9页

复合光纤海底电缆中,绝缘气隙局部放电所产生的声场与内置光纤之间的耦合函数,是实现光纤传感检测局部放电的理论基础。为了探明电缆气隙局部放电在电缆中的传播规律,构建三芯光纤复合海底电缆的气隙放电振动模型,推导局部放电源与光纤... 复合光纤海底电缆中,绝缘气隙局部放电所产生的声场与内置光纤之间的耦合函数,是实现光纤传感检测局部放电的理论基础。为了探明电缆气隙局部放电在电缆中的传播规律,构建三芯光纤复合海底电缆的气隙放电振动模型,推导局部放电源与光纤的声压耦合函数,并采用数值方法求解。利用有限元计算方法仿真研究110 kV三芯交联聚乙烯光纤复合海底电缆发生绝缘气隙局部放电时超声波信号的传播特性,结果表明:随着振源幅值的增大,其位移、体积应变和表面应力也随之增大,且其增大的倍数与幅值增大的倍数一致;在光纤上检测到的超声波频谱主要集中在0~30 kHz内,在更高频率范围内,超声波信号迅速衰减;气隙缺陷半径每增大2倍,位移、体积应变和表面应力幅值近似增大4倍;当电缆标称截面积增大时,位移与之成正比,体积应变成反比,表面应力先增大62%再减小1%。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 局部放电 光纤耦合 超声波 交联聚乙烯

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三芯海底电缆中光纤与缆体应变关系的有限元分析方法 被引量：10

10

作者 张杰 尹成群 《电测与仪表》 北大核心 2016年第14期74-78,共5页

为了利用分布式光纤应变传感技术测量的光纤应变反映三芯光纤复合海底电缆的缆体应变,通过有限元方法进行了建模、求解和分析。通过合并导体屏蔽、绝缘屏蔽、半导体阻水层、填充层,忽略黄铜带、铠装垫层、外被层,对模型进行了简化;选用S... 为了利用分布式光纤应变传感技术测量的光纤应变反映三芯光纤复合海底电缆的缆体应变,通过有限元方法进行了建模、求解和分析。通过合并导体屏蔽、绝缘屏蔽、半导体阻水层、填充层,忽略黄铜带、铠装垫层、外被层,对模型进行了简化;选用SOLID164单元对模型进行了动力学分析;施加匀速载荷对海缆进行了拉伸仿真试验。利用最小二乘法对铜导体、XLPE、铅护套、钢丝铠装与光单元的应变进行了拟合,获得了它们的函数关系式。模型求解结果满足弹塑性材料特性,可为研究海底电缆的力学性能、判断海底电缆工作状态提供参考。 展开更多

关键词 三芯光纤复合海底电缆 拉伸 应力 应变 有限元

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基于小波包与神经网络的海底电缆故障诊断 被引量：8

11

作者 吕安强 刘征 +1 位作者 尹成群 李永倩 《光通信研究》 北大核心 2016年第2期26-29,共4页

针对海底电缆的故障诊断问题,提出了一种基于小波包与神经网络的诊断新方法。该方法将海缆中光纤的布里渊频移转换成温度和应变数据,首先使用六层小波分解对监测信号降噪,然后对故障数据进行三层小波包分解和重构,再通过提取能量、标准... 针对海底电缆的故障诊断问题,提出了一种基于小波包与神经网络的诊断新方法。该方法将海缆中光纤的布里渊频移转换成温度和应变数据,首先使用六层小波分解对监测信号降噪,然后对故障数据进行三层小波包分解和重构,再通过提取能量、标准差和Shannon熵等构造特征向量并输入BP(反向传播)神经网络进行训练和测试。实验分析表明,在海底电缆故障诊断中,采用标准差作为特征向量输入BP神经网络中的诊断方法性能最佳。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 故障诊断 小波包 反向传播神经网络

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三芯光纤复合海缆接地故障有限元建模与仿真 被引量：3

12

作者 刘娟 杨志 吕安强 《光通信研究》 北大核心 2017年第2期40-42,64,共4页

为了获取三芯光纤复合海底电缆发生接地故障时的电热特性,利用电热耦合有限元法建立了单相接地故障的有限元模型。在海缆绝缘层建立一个贯穿铜导体与铅合金护套的击穿电阻模拟接地故障,选用SOLID69、SOLID90单元仿真海缆导体层及非导体... 为了获取三芯光纤复合海底电缆发生接地故障时的电热特性,利用电热耦合有限元法建立了单相接地故障的有限元模型。在海缆绝缘层建立一个贯穿铜导体与铅合金护套的击穿电阻模拟接地故障,选用SOLID69、SOLID90单元仿真海缆导体层及非导体层,采用智能划分和扫掠划分相结合的方式对建立的海缆模型进行网格划分,通过仿真分析获得故障电流分布和缆体温度分布。结果表明,海缆在发生接地故障时主要表现为铜导体温度上升,故障发生后,填充层内的光单元温度也随之上升,并可根据光单元温度的最高点对故障进行定位,为利用分布式光纤传感技术监测海缆的电气故障提供了理论依据。 展开更多

关键词 三芯光纤复合海底电缆 接地故障 光纤传感 有限元建模

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海缆敷设过程中拉力对缆体影响的有限元分析 被引量：4

13

作者 胡玉娇 尹成群 吕安强 《光通信研究》 北大核心 2017年第3期29-32,共4页

为获取海缆敷设过程中拉力作用下各层的机械特性,利用有限元方法建立了海缆拉伸模型。合并了机械特性相近的绝缘内外层屏蔽和阻水带,忽略了厚度和强度小的外被层,得到单芯光纤复合海底电缆的几何模型;利用等结构钢体保证了拉伸时海缆层... 为获取海缆敷设过程中拉力作用下各层的机械特性,利用有限元方法建立了海缆拉伸模型。合并了机械特性相近的绝缘内外层屏蔽和阻水带,忽略了厚度和强度小的外被层,得到单芯光纤复合海底电缆的几何模型;利用等结构钢体保证了拉伸时海缆层间的位移同步;模拟实际敷设工程,对海缆施加分段力载荷;最后求解得到了海缆各层的应力、应变和塑性应变等力学数据。结果表明,海缆敷设过程中各层结构的应力和应变值随受力的增加而增大,铜导体先达到屈服状态;求解数据为海缆敷设工作提供了参考。 展开更多

关键词 光纤复合海底电缆 敷设 拉伸 应力/应变 有限元

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