一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及電纜保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；負(fù)載管理模塊，用于調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率，判斷海底設(shè)備負(fù)載是否處于異常狀態(tài)；故障分析模塊，用于當(dāng)切換某一海纜段的繼電器狀態(tài)的同時(shí)電流變化值發(fā)生異常時(shí)，判斷該海纜段為故障點(diǎn)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)基于分布式光纖聲波傳感技術(shù)實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)采集得到的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠快速確定海纜的故障位置，以便對(duì)故障海纜進(jìn)行更換和維修，有效防止了海纜線路受到破壞，確保了海纜線路的穩(wěn)定性。保了海纜線路的穩(wěn)定性。保了海纜線路的穩(wěn)定性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)及方法


[0001]本專(zhuān)利技術(shù)具體涉及電纜保護(hù)
，具體是一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

技術(shù)介紹

[0002]海底電纜是用絕緣材料包裹的導(dǎo)線，敷設(shè)在海底及河流水下，用于電信傳輸。現(xiàn)代的海底電纜都是使用光纖作為材料，傳輸電話和互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。海纜分海底通信電纜和海底電力電纜。海底通信電纜主要用于通訊業(yè)務(wù)，費(fèi)用昂貴，但保密程度高。海底電力電纜主要用于水下傳輸大功率電能，與地下電力電纜的作用等同，只不過(guò)應(yīng)用的場(chǎng)合和敷設(shè)的方式不同。由于海底電纜工程被世界各國(guó)公認(rèn)為復(fù)雜困難的大型工程，從環(huán)境探測(cè)、海洋物理調(diào)查，以及電纜的設(shè)計(jì)、制造和安裝，都應(yīng)用復(fù)雜技術(shù)，因而海底電纜的制造廠家在世界上為數(shù)不多，主要有挪威、丹麥、日本、加拿大、美、英、法、意等國(guó)，這些國(guó)家除制造外還提供敷設(shè)技術(shù)。
[0003]分布式光纖傳感是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的技術(shù)，它利用激光在光纖中傳輸?shù)暮笙蛏⑸涔鈦?lái)進(jìn)行傳感，能夠測(cè)量如溫度、應(yīng)變、磁場(chǎng)等，主要包括基于后向拉曼散射的分布式光纖溫度傳感技術(shù)、基于后向布里淵散射(測(cè)量布里淵頻移)的分布式光纖溫度應(yīng)變傳感技術(shù)、基于后向瑞利散射的分布式光纖聲波傳感系統(tǒng)。后兩者由于采用單模光纖、監(jiān)測(cè)距離長(zhǎng)、無(wú)需供電，已經(jīng)應(yīng)用在海纜監(jiān)測(cè)中。DAS基于瑞利后向散射光，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)光纖的微小振動(dòng)信號(hào)，非常適合海底光纜(包括海底光電復(fù)合纜)長(zhǎng)距離線性設(shè)備的應(yīng)用；
[0004]由于海纜及其分支單元中無(wú)法安裝遙測(cè)和遙信模塊，因此其相對(duì)陸地電網(wǎng)具有較低的可觀測(cè)性，而特殊的地理位置又使其具有較低的可達(dá)性且容易被破壞，導(dǎo)致其監(jiān)測(cè)難度大，監(jiān)測(cè)不及時(shí)，從而延長(zhǎng)了維修周期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)及方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的由于海纜及其分支單元中無(wú)法安裝遙測(cè)和遙信模塊，因此其相對(duì)陸地電網(wǎng)具有較低的可觀測(cè)性，而特殊的地理位置又使其具有較低的可達(dá)性且容易被破壞，導(dǎo)致其監(jiān)測(cè)難度大，監(jiān)測(cè)不及時(shí)，從而延長(zhǎng)了維修周期的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
[0007]一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，包括：
[0008]數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括基于海纜的電網(wǎng)參數(shù)和以及基于海底設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
[0009]負(fù)載管理模塊，用于控制海底設(shè)備各負(fù)載的供電通斷；還用于調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率，獲取海底設(shè)備各負(fù)載基于該輸入電壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及將海底設(shè)備各負(fù)載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的閾值相比較，當(dāng)實(shí)時(shí)參數(shù)超過(guò)其對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，判斷具有該實(shí)時(shí)參數(shù)的海底設(shè)備負(fù)載處于異常狀態(tài)；
[0010]故障分析模塊，用于調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率至低功率，切換主干海纜、分支單元以及分支海纜段的繼電器狀態(tài)，并在同時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流的變化值，當(dāng)切換某一海纜段的繼電器狀態(tài)的同時(shí)電流變化值發(fā)生異常時(shí)，判斷該海纜段為故障點(diǎn)。
[0011]作為本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步的方案電網(wǎng)參數(shù)包括纜系海底觀測(cè)網(wǎng)中各海纜段的長(zhǎng)度及其單位長(zhǎng)度海纜參數(shù)、海底電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及保護(hù)和報(bào)警閾值；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括海底設(shè)備負(fù)載的開(kāi)關(guān)狀態(tài)量以及電壓值和電流值。
[0012]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案：所述纜系海底觀測(cè)網(wǎng)用于將較為充裕的電能從陸地持續(xù)輸送給分布在海底的大量設(shè)備，包括海岸基站、光電復(fù)合通信海纜網(wǎng)絡(luò)、水下基站和觀測(cè)平臺(tái)，海岸基站內(nèi)的高壓直流遠(yuǎn)供設(shè)備將陸地電網(wǎng)提供的工頻交流電能變換為恒定電壓的高壓直流電能后，光電復(fù)合通信海纜網(wǎng)絡(luò)通過(guò)主干海纜、主干海纜的分支單元以及分支海纜輸送給各個(gè)水下基站。
[0013]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案：基于海纜的電網(wǎng)參數(shù)采用基于分布式光纖聲波傳感技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光器、聲光調(diào)制器、EDFA放大器、環(huán)形器、耦合器、探測(cè)器、采集卡和工控機(jī)。
[0014]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案：所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的線路信號(hào)為：
[0015]X
k
＝{x
ki
(i＝1,ΛN)}
[0016]其中，X
k
為第k個(gè)采集周期采集得到的線路信號(hào)，N表示數(shù)據(jù)空間的采集長(zhǎng)度，沿時(shí)間軸進(jìn)行累積，構(gòu)建一個(gè)N維空間、T維時(shí)間的時(shí)空信號(hào)響應(yīng)矩陣AA＝{x
ki
(k＝1,Λ,T)；i＝1,Λ,N}。
[0017]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案：還包括有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及該狀態(tài)數(shù)據(jù)的歷史值，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、負(fù)載管理模塊以及故障分析模塊連接。
[0018]一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控方法，包括以下步驟：
[0019]S10、實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括基于海纜的電網(wǎng)參數(shù)和以及基于海底設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
[0020]S20、基于狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)判斷海底設(shè)備負(fù)載是否處于異常狀態(tài)，若是，進(jìn)行負(fù)載報(bào)警，否則，進(jìn)行步驟S30；
[0021]S30、當(dāng)海底設(shè)備負(fù)載處于正常工作狀態(tài)時(shí)，纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的海纜處于異常狀態(tài)，對(duì)處于異常狀態(tài)的海纜段進(jìn)行定位，以確定故障點(diǎn)。
[0022]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案：步驟S20中，判斷海底設(shè)備負(fù)載是否處于異常狀態(tài)的方法，包括以下步驟：
[0023]S21、調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率；
[0024]S22、獲取海底設(shè)備各負(fù)載基于該輸入電壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
[0025]S23、將海底設(shè)備各負(fù)載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的閾值相比較，當(dāng)實(shí)時(shí)參數(shù)超過(guò)其對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，判斷具有該實(shí)時(shí)參數(shù)的海底設(shè)備負(fù)載處于異常狀態(tài)并進(jìn)行負(fù)載報(bào)警，否則進(jìn)行步驟S30。
[0026]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案；步驟S20中，還包括有負(fù)載管理方法，包括以下步驟：
[0027]步驟一、當(dāng)海底設(shè)備負(fù)載啟動(dòng)前，獲取電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，并分析該負(fù)載啟動(dòng)后電網(wǎng)的穩(wěn)定性；
[0028]步驟二、判斷該負(fù)載是否滿(mǎn)足穩(wěn)定性約束，若是，啟動(dòng)所述負(fù)載，否則，進(jìn)行步驟三；
[0029]步驟三、基于負(fù)載管理算法優(yōu)化電網(wǎng)功率分配。
[0030]作為本專(zhuān)利技術(shù)再進(jìn)一步的方案；步驟S30中，對(duì)處于異常狀態(tài)的海纜段進(jìn)行定位，以確定故障點(diǎn)的方法，包括以下步驟：
[0031]S31、調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率至低功率，此時(shí)，所有的水下基站的設(shè)備負(fù)載均處于停止運(yùn)行狀態(tài)，高壓直流遠(yuǎn)供設(shè)備的輸出電流綜合約等于故障電流值；
[0032]S32、切換主干海纜、分支單元以及分支海纜段的繼電器狀態(tài)，并在同時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流的變化值；
[0033]S33、當(dāng)切換某一海纜段的繼電器狀態(tài)的同時(shí)電流變化值發(fā)生異常時(shí)，判斷該海纜段為故障點(diǎn)。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：本專(zhuān)利技術(shù)基于分布式光纖聲波傳感技術(shù)實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)采集得到的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷纜系海本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括基于海纜的電網(wǎng)參數(shù)和以及基于海底設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；負(fù)載管理模塊，用于控制海底設(shè)備各負(fù)載的供電通斷；還用于調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率，獲取海底設(shè)備各負(fù)載基于該輸入電壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及將海底設(shè)備各負(fù)載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的閾值相比較，當(dāng)實(shí)時(shí)參數(shù)超過(guò)其對(duì)應(yīng)的閾值時(shí)，判斷具有該實(shí)時(shí)參數(shù)的海底設(shè)備負(fù)載處于異常狀態(tài)；故障分析模塊，用于調(diào)節(jié)纜系海底觀測(cè)網(wǎng)的輸入功率至低功率，切換主干海纜、分支單元以及分支海纜段的繼電器狀態(tài)，并在同時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流的變化值，當(dāng)切換某一海纜段的繼電器狀態(tài)的同時(shí)電流變化值發(fā)生異常時(shí)，判斷該海纜段為故障點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，電網(wǎng)參數(shù)包括纜系海底觀測(cè)網(wǎng)中各海纜段的長(zhǎng)度及其單位長(zhǎng)度海纜參數(shù)、海底電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及保護(hù)和報(bào)警閾值；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括海底設(shè)備負(fù)載的開(kāi)關(guān)狀態(tài)量以及電壓值和電流值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述纜系海底觀測(cè)網(wǎng)用于將較為充裕的電能從陸地持續(xù)輸送給分布在海底的大量設(shè)備，包括海岸基站、光電復(fù)合通信海纜網(wǎng)絡(luò)、水下基站和觀測(cè)平臺(tái)，海岸基站內(nèi)的高壓直流遠(yuǎn)供設(shè)備將陸地電網(wǎng)提供的工頻交流電能變換為恒定電壓的高壓直流電能后，光電復(fù)合通信海纜網(wǎng)絡(luò)通過(guò)主干海纜、主干海纜的分支單元以及分支海纜輸送給各個(gè)水下基站。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，基于海纜的電網(wǎng)參數(shù)采用基于分布式光纖聲波傳感技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光器、聲光調(diào)制器、EDFA放大器、環(huán)形器、耦合器、探測(cè)器、采集卡和工控機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于DAS目標(biāo)感知技術(shù)電纜線路防破壞監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取的線路信號(hào)為：X
k
＝{x
ki
(i＝1,ΛN)}其中，X
k
為第k個(gè)采集周期采集...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪曉璐，張文杰，吳闖闖，陳榮鑫，陳森杰，羅利峰，羊鑫昌，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：杭州巨騏信息科技股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：