TSS350在琼州海峡跨海高压输电系统500kV海底电缆带电检测项目中的应用

2022年12月25日第39卷第24期·　１　·研制开发ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２２．２４．００１基于数字化和智能化的琼州海峡海底电缆专业监控系统王　宁，胡　哲，邓　杰，文慧山，黄永立，周兴杰，郑力勇，高东明（中国南方电网超高压输电公司 广州局海口分局，海南 海口 460106）摘要：基于海南联网系统海底电缆运维场景，剖析海底电缆运维监控业务症结，在数字化、智能化的大背景下，融合现有多元化数据，构建一套海缆运维专业监控系统。

琼州海峡海底电缆专业监控系统融合船舶目标实时数据、海缆本体保护及检测数据、风险区域实时视频监控、海图数据等静态与动态数据，通过具有噪声的基于密度的聚类方法（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN）、支持向量机（Support Vector Machine，SVM）模型、Flink 实时流式数据处理框架等智能算法预判海上固定目标、抛锚目标以及搁浅目标，整合关键数据及其比重加权后给出预警等级，科学调配快返无人机、各类工作船等现有应急处置资源，后续可推广至海上风电、海岛输电等运维场景。

关键词：海底电缆；监控；数字化；智能化Professional Monitoring System of Submarine Cable in Qiongzhou Strait Based on DigitalIntelligenceWANG Ning, HU Zhe, DENG Jie, WEN Huishan, HUANG Yongli, ZHOU Xingjie, ZHENG Liyong, GAO Dongming(Haikou Branch of Guangzhou Bureau of China Southern Power Grid UHV Transmission Company, Haikou 460106, China)Abstract: Based on the submarine cable operation and maintenance scenario of Hainan networking system, the crux of submarine cable operation and maintenance monitoring business is analyzed. Under the background of digitalization and intelligence, a set of submarine cable operation and maintenance professional monitoring system is constructed by integrating existing diversified data. Qiongzhou strait submarine cable professional monitoring system integrates static and dynamic data such as ship target real-time data, submarine cable body protection and detection data, risk area real-time video monitoring, chart data, etc., and adopts the density-based spatial clustering of applications with noise, Intelligent algorithms such as Density-Based Spatial Clustering of Applicayions with Noise(DBSCAN), Support Vector Machine (SVM) model, Flink real-time streaming data processing framework, etc. predict the offshore fixed targets, anchored targets and stranded targets, integrate key data and their specific weights to give an early warning level, scientifically allocate existing emergency disposal resources such as fast-returning unmanned aerial vehicles, various working ships, etc., and then extend them to offshore wind power, island power transmission and other operation and maintenance scenarios.Keywords: submarine cable; monitoring; digitization; intelligence0　引　言海南联网工程是我国首个长距离、大容量、超高压的跨海联网工程，支撑海南全岛建设“一区一港”“三区一中心”重大战略的实施。

海南联网海底电缆综合检测水下定位方式研究作者：宫厚诚来源：《科技与创新》2016年第09期摘要：海南联网海底电缆在运行过程中受到海流冲刷、船只抛锚等多种外界风险影响，因此需要对海缆进行综合检测。

使用ROV搭载检测设备检测时，需要给ROV和探测设备提供精确的水下定位，以保证检测精度。

主要分析了三种水下定位系统（长基线定位系统、短基线定位系统、超短基线系统）的原理、优缺点和适用性。

由分析结果可知，使用超短基线定位系统能够满足海南联网综合检测水下精确定位的需求。

关键词：海底电缆；综合检测；水下定位；超短基线定位中图分类号：P715.5 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.09.009海南联网工程是我国第一个500 kV超高压、长距离、大容量的跨海电网工程。

联网工程海缆部分北登录端为广东湛江徐闻南岭村，穿越琼州海峡到达南登录端海南澄迈林诗岛附近的玉包角，海底电缆长度约32 km/根，共3根，走廊宽度约2 km。

海南联网工程提升了海南电网运行的可靠性和供电质量，海底电缆的稳定性和可靠性对海南社会经济的发展有着重要作用。

在海缆运行过程中，随着时间的推移和海流的作用，海缆覆盖层会受到冲刷，致使海缆裸露于海底，甚至在海底悬空；海缆附近的海洋作业会给海缆的正常运行带来极大的风险。

因此，对海底电缆进行定期的综合检测显得非常有必要。

其中，海缆埋深检测、抛石石坝状况及厚度检测、海缆铸铁套管状况检测是非常重要的内容。

为了获取更加准确、详细的海缆现状细部资料，综合检测采用水下机器人搭载埋深探测设备（TSS系列）和录像设备的方式进行，检测过程中需要给ROV提供精确的定位信息，即需要进行较高精度的水下定位。

1 水下定位方法及原理分析目前，水下导航定位技术以声学导航定位技术为基础，按照应答器基阵的基线长短划分为三种声学导航定位系统，分别是长基线定位系统、短基线定位系统和超短基线定位系统。

1.1 长基线定位系统长基线定位是通过测量水下目标声源到各个基元的时间差，解算目标的方位和距离，最终得出目标精确的三维位置，为水下施工、调查等工作提供精确的定位服务。

500kV海南联网工程海底电缆监视方法及其应用分析与建议【摘要】作为保障500kV海底电缆安全稳定运行的重要环节，海底电缆监视工作一直在谋求采用多种可靠手段进行监视，以防止海底电缆因船舶抛锚等造成的损坏，降低海底电缆故障的风险。

本文结合500kV海底电缆实际监视工作，对当前所采用的多种监视方法进行介绍与分析，了解当前监视方法的不足，并对未来如何更好地进行海底电缆监视工作提出建议并作出展望。

【关键词】500kV海底电缆;监视方法;分析;建议1.前言海南联网工程采用500kV交流联网方式，北起广东省湛江市港城变电站，穿越琼州海峡，南至海南省澄迈县福山变电站。

敷设海底电缆30.1km，额定输送容量60万kW。

该工程为我国第一个500kV超高压、长距离、较大容量的跨海联网工程，其长度为世界第一，输送容量为世界第二。

海底电缆路由位于琼州海峡，穿越航道，海上交通繁忙，大型船只过往频密，渔业捕捞、养殖等生产活动密集，台风、海流等气象水文条件复杂、恶劣，海缆遭过往船只抛锚、拖锚损坏的风险巨大。

海底电缆一旦遭受破坏，将给国家造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

因此，为了保障海底电缆的安全稳定运行，采用可靠有效的监视方法对海底电缆保护区内的船舶抛锚、拖锚等行为实现预控及处置显得尤为重要。

本文将结合海南联网工程海底电缆运维工作现状，针对当前应用于海底电缆的多种监视方法，进行全面的介绍、分析、建议与展望。

2.监视2.1 监视的意义及重要性统计资料表明，捕捞和海水养殖、航运和海洋工程船施工以及自然条件是造成海缆损坏的三大原因，其中95%的海缆损坏是由于人类进行渔业、航运等活动期间造成的。

根据南方电网超高压输电公司广州局海口分局统计，可得出自2009年6月30日海南联网工程正式投运以来海底电缆保护区内船只抛锚及船速异常事件的相关数据如下：表2-1 海南联网工程正式投运以来海底电缆保护区内发生的船舶抛锚及异常事件统计类别抛锚事件（艘/次）异常事件（艘/次）小计（艘/次）百分比渔船45 127 172 47.25%货船30 97 127 34.89%油船 3 9 12 3.30%拖船 1 5 6 1.65%工程船 1 2 3 0.83%沙船 1 0 1 0.27%护航船0 1 1 0.27%海警船 1 0 1 0.27%未知类别10 31 41 11.27%总计92 272 364 100%由表2-1数据可知，海底电缆遭受外力破坏的威胁主要来自海缆保护区内进行渔业生产的渔船及过往的大型货船，因此货船与渔船是监视工作中首要关注的目标。

基于时间中点法的500kV海底电缆—架空线混合线路行波测距技术研究及仿真【摘要】本文针对海南联网系统500kv海底电缆—架空线混合线路进行了分析，提出了基于时间中点法的行波测距方案，并根据海南联网系统的实际情况，建立了500kV超高压海底电缆-架空线混合线路行波故障测距模型并进行仿真，验证了该行波在线精确故障测距方法上的有效性。

【关键词】海底电缆架空线混合线路时间中点法行波测距仿真1 引言海南联网系统是我国第一个500kV超高压、长距离和较大容量的跨海联网系统，其500kV福港线是目前南方电网主网与海南电网的唯一一条联络线，是海南联网工程的核心。

然而，500kV福港线结构复杂，其中海底电缆长度约为31.5km，海南福山站至林诗岛终端站架空线约为13.468km，南岭终端站至徐闻高抗站架空线约为15.19km，徐闻高抗站至湛江港城站架空线约为110.116km，是一条典型的海缆与架空线混合线路。

其中福山变电站配置了2组线路并联高抗，港城变电站配置了1组线路并联高抗，徐闻高抗站配置了2组线路并联高抗。

看见500kV福港线是各段参数分布极不均匀的典型线缆混合线路，线路结构如下图1所示，对于此类型线路，故障测距是否精确，与测距原理有密切关系。

行波测距是目前公认的电力线路最为精确、使用范围最宽的故障测距技术。

且行波测距技术已有在较低电压等级的电缆线路和超高压输电线路故障测距的成功先例，行波法对于500kV超高压架空-海缆混合线路故障测距是可行的。

但对于500kV超高压架空-海缆混合线路来讲，架空线路部分阻抗和海底电缆的阻抗不同，其故障后产生行波在架空部分和海缆部分的传播速度也不同；同时，在海缆和架空线接头处，行波传输会存在反射、透射。

因此，要将行波测距方法应用于混合线路的故障定位上，就要对混合线路的的行波传播模型和传播特性等进行研究，并解决故障区段确认、波速度校正、故障的定点算法等关键技术问题[1]。

2 行波测距的基本原理线路发生故障时产生向线路两端运动的电压和电流行波，如图2所示。

500kV海南联网工程海底电缆风险分析及修复方法【摘要】海南联网工程是中国第一个500kV超高压、长距离、较大容量的跨海联网工程，也是继加拿大本土与温哥华岛交流跨海联网工程之后、世界上第二个同类工程。

文章研究了500kV海底电缆在运营过程中所承受的各种损伤风险以及相应的修复方法，并且详细叙述通过OTDR对海底电缆故障定位的方法。

【关键词】500kV海底电缆;损伤风险;OTDR引言海底电缆路由北起广东省徐闻县的南岭村，自北向南穿越琼州海峡西段的北部堆积区、北部侵蚀-堆积区、中央深槽、南部隆起带和南部近岸侵蚀-堆积区共5个地貌单元，到达海南省澄迈县林诗村，路由最大水深97米，正因为海底电缆所处琼州海峡，每年过往轮船11万艘，外轮2000余艘，两岸近海捕捞、养殖活动频繁，船舶抛锚和渔业活动严重威胁海底电缆安全。

因此保卫海底电缆的安全稳定运行是在南方电网公司工作的重中之重。

该文针对海南联网工程海底电缆的运维现状，进行全面细致的风险分析及修复方法的介绍。

1.损伤1.1 受损原因在海底电缆的150年历史中，海底通信电缆和电力电缆的故障主要都是由渔具和锚的伤害而造成的。

图1显示的是造成大西洋中的通信电缆损伤的原因，如捕鱼作业、锚损伤、自由悬挂、鱼类咬伤、地震或泥沙运动等等。

除了图中给出的原因之外，也报道过一些其他原因，其中包括在菲律宾和其他地方炸鱼所造成的电缆损伤。

下面，我将对一些海底电缆受损的危害进行讨论。

图1 大西洋中的通讯电缆的损伤原因海底电缆故障的维修费用昂贵，而且往往需要相当长的时间，因为修理船只并不总是随叫随到的，而且天气条件可能会阻碍修复电缆数周甚至数月。

但由于通讯业的发展，世界各国安装了大量的海底通信电缆。

而海底电力电缆往往具有较大的直径以及更高的强度。

自2009年6月30日海南联网工程海底电缆带点投运至今，通过南方电网超高压输电公司广州局海口分局运行与监视班统计得出以下图表。

表1 2009-2013年在海南联网工程海底电缆保护区发生的船舶抛锚、异常中渔船与货船的数据类别抛锚事件（艘/次）异常事件（艘/次）小计（艘/次）百分比渔船45 127 172 47.25%货船30 97 127 34.89%油船 3 9 12 3.30%拖船 1 5 6 1.65%工程船 1 2 3 0.83%沙船 1 0 1 0.27%护航船0 1 1 0.27%海警船 1 0 1 0.27%未知类别10 31 41 11.27%总计92 272 364 100%由以上图表可以看出，无论是抛锚还是船速异常，居首位的都是渔船，其次是货船，这两个原因占据所有事件的82.14%，所以海缆受外力破坏的主要风险就是渔船捕鱼和货船抛锚。

一种航标固定装置定位系统在 500kV 海南联网工程的应用与研究发布时间：2022-12-28T03:02:42.533Z 来源：《中国电业与能源》2022年第17期作者：梁健王家彬、龙跃、蔡勇、邢书浩[导读] 500kV海南联网系统海底电缆梁健王家彬、龙跃、蔡勇、邢书浩中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 45222919870228****摘要：500kV海南联网系统海底电缆，自投运以来，通行船舶在海缆保护区角尾湾及附近区域避风抛锚事件频繁出现。

海缆保护区航标是按照国家有关规定布设的，用于标识海缆保护区、警示过往船只不得在海缆保护区附近海域进行抛锚、拖锚、施工、非法渔业等作业，为确保海缆不受外力破坏发挥了关键作用。

在航标本体位置安装定位系统对500kV海底电缆保护区进行24小时监控，可提高海缆保护区内航标的管理效率。

本文分析了航标固定装置定位系统在500kV海南联网工程的应用研究。

关键词：海底电缆；海缆保护区航标；定位系统；GPS航标监控系统1.引言500kV海南联网系统海底电缆是海南电网与南方主网的唯一联络通道，一旦其遭受损坏，将可能导致主网解列，对海南电网造成巨大冲击，对海南电网造成巨大冲击。

海南联网系统海缆路由穿越琼州海峡主航道，海上交通繁忙，配备1吨以上锚具的大型船只过往频密，渔业活动及海上施工频繁；因此设置海缆保护区的航标对保护海缆不受外力破坏发挥了关键作用。

航标通过海底7吨重的沉块进行固定，且位置距离海缆最近处仅30余米。

若出现航标沉块从海缆本体上漂移或拖拽海底电缆本体则可能导致海缆损伤或者损坏。

例如2014年超强台风“威马逊”袭击期间，海缆保护区#4航标漂失，不仅造成了公司财产损失，而且加剧了海缆安全风险。

为确保500kV海缆保护区航标的安全稳定运行，在航标上设置定位系统，选用GPS/北斗导航系统接收机采集航标的位置信息，可为航标管理人员提供有力的决策支持。

航标监控定位系统是跟踪航标位置和保障安全的一种技术，它在提高海缆保护区内航标的管理效率方面起着重要的作用。