海底电缆综合监测系统
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海底电缆铺设工程中的海洋环境保护措施随着信息技术的飞速发展,海底电缆铺设工程在全球范围内变得越来越普遍。
这些电缆在连接各大陆之间的数据传输和通信方面起着关键的作用。
然而,海底电缆铺设工程对海洋环境产生的潜在影响无法忽视。
为了保护海洋生态系统的健康和可持续性发展,采取一系列的环境保护措施是必要的。
本文将深入探讨海底电缆铺设工程中的海洋环境保护措施。
首先,海底电缆铺设工程需要进行详细的海底地质和地貌调查。
这项工作对于评估电缆铺设的适宜性以及潜在的环境影响至关重要。
通过使用声纳、激光测距仪和地质样本等技术工具,可以收集到关于海底地质结构、沉积物类型和生物栖息地的数据。
这些数据将有助于识别潜在的生态风险以及选择最佳的电缆铺设路径。
其次,采用合适的工具和技术来确保电缆的顺利铺设也是至关重要的一环。
使用遥控器、无人潜水器和ROV(遥控水下机器人)等先进设备可以最大程度地减少对海底生态系统的干扰。
这些设备能够在不接触海底表面的情况下完成电缆铺设,并且可以进行实时监测和调整,以确保最佳的环境保护效果。
第三,必须采取适当的措施来保护和恢复海底生态系统。
在电缆铺设过程中,可能会破坏一些海洋生物栖息地,如珊瑚礁和海草床。
因此,在施工之前,应进行充分的生物多样性调查,以避免重要生态系统的破坏。
如果不可避免地破坏了某些海洋生物栖息地,应采取适当的补偿措施,如建立人工珊瑚礁或重建海草床,以帮助恢复生态平衡。
此外,控制和减少工程活动对水质的影响也是至关重要的。
施工期间的漏油和废物排放可能会造成海洋污染,对生态系统产生负面影响。
因此,电缆铺设工程必须遵守相应的环境法规和标准,采取适当的污水处理措施,以确保废水的排放能够达到安全和可接受的水平。
最后,海底电缆铺设工程完成后,需要进行长期的监测和评估。
这有助于评估工程对海洋环境的影响,并确定是否需要进一步采取补救措施。
通过定期监测电缆和周围生态系统的变化,可以及时发现和解决潜在的环境问题,保护海洋生态系统的可持续性。
岸基声呐海底光纤阵缆在线监测技术作者:***来源:《声学与电子工程》2022年第03期摘要岸基聲呐海底光纤阵缆离岸距离远、功能复杂,海底光缆的在线监测技术在光纤阵缆状态监测领域存在适应性问题。
文章提出了面向光纤阵缆阵元插入损耗和可见度、光纤阵缆扰动的在线监测技术,在不增加测试设备、不中断光纤阵缆正常工作前提下,可在岸基信息处理中心实时监测光纤阵缆的阵元状态和扰动信号。
该技术具有信噪比高、监测距离长的特点,可为光纤阵缆状态的实时监测、故障定位提供有效的解决途径,为建立岸基声呐维护保障机制提供技术支撑。
关键词岸基声呐;光纤阵缆;在线监测;扰动岸基声呐由干端电子设备、传输光电海缆、光纤阵缆等组成。
干端电子设备布设在岸基信息处理中心,完成信号预处理、综合信息处理、显示控制、数据存储等功能。
光纤阵缆包含上千个光纤水听器、光器件和数公里传输光纤,布设在特定海域,接收水下噪声信号,实现全天候水下目标探测和目标特征获取功能。
传输光电海缆连接干端电子设备和光纤阵缆,用于电能和光、电信号传输。
随着光、电远距离传输技术的发展,岸基信息处理中心与光纤阵缆间的传输距离达到数百至上千公里。
在浅海海域,对传输光电海缆和光纤阵缆进行埋设保护,避免船锚和渔业活动的破坏;在深海海域,采用敷设法布设。
据TeleGeography咨询公司统计,全球海缆故障平均每年发生100多起。
2016年底建成的亚太直达海底光缆系统( AsiaPacific Gateway,APG),在2017年6月、11月和12月均发生故障。
在2007-2018年间的海缆事故中,由船舶抛锚(43%)和渔船捕鱼作业(33%)引起的事故占比超过75%[1]。
为了避免岸基声呐海底光纤阵缆突发故障,在寿命周期内开展传输光电海缆、光纤阵缆的运行状态监测,对岸基声呐的常态化运行、故障预警和定位、风险评估、应急抢修等具有重要意义。
目前海缆检测技术主要有基于光、电、声、磁学及多传感器融合检测技术。
文章编号:1001-909X (2004)02-0019-09收稿日期:2003-05-19基金项目:973资助项目(G 200004760404)作者简介:阮爱国(1963-),男,浙江温岭市人,博士,主要从事地球物理方面研究。
海底地震仪及其国内外发展现状阮爱国1,李家彪1,冯占英2,吴振利1(1.国家海洋局第二海洋研究所,国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;2.北京联合大学自动化学院,北京 100101)摘 要:以改进型得克萨斯海底地震仪为主线,详细描述了海底地震仪的工作原理、主要仪器参数、观测方式和回收方法,同时,对美国、日本等几个国家和地区海底地震仪研制和实际观测工作方面的发展状况作了简要介绍,并对海底地震仪的发展趋势和应用前景作了展望。
关键词:海底地震仪;发展现状中图分类号:P 716+.83 文献标识码:A0 引言海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)是一种将检波器直接放置在海底的地震观测系统,在海洋地球物理调查和研究中,既可以用于对海洋人工地震剖面的探测,也可以用于对天然地震的观测,其探测和观测结果可以用于研究海洋地壳和地幔的速度结构及板块俯冲带、海沟、海槽演化的动力学特征,也可以用于研究天然地震的地震层析成像以及地震活动性和地震预报等,目前美国、英国、日本等国家已纷纷投入大量人力物力进行海底地震仪的研制和应用研究[1]。
在我国,虽然曾有部分单位通过国际合作等方式开展过少量的人工剖面探测方面的工作[2~4],但总体来说这方面工作尚处于起步阶段,我国的OBS 观测系统仍处于研制和试验阶段[5,6]。
本文对海底地震仪的工作原理和方法进行了详细描述,并对美国、日本等几个发达国家和地区的OBS 观测系统研制发展状况作了简要介绍。
1 设计原则[7~9]设计海底地震仪时,有以下原则:(1)要保证地震仪与海底有良好的接触。
部分海底的覆盖物并不是岩石,而是软沉积物,因而要想获得良好的数据记录,必须使地震仪与海底有良好的接触。
海底电缆工程方案一、项目概述海底电缆是连接世界各地的信息高速公路,是国际通信和互联网的重要载体。
海底电缆工程是在海底铺设各种通信、互联网传输和电力传输的专用电缆的工程。
海底电缆的铺设是一项非常复杂的工程,需要全面考虑海底环境、地质条件、气候等因素,同时还需要充分考虑电缆的材质、工艺等因素,确保电缆能够安全、稳定地传输信息和电力。
本项目拟在某个海域铺设一条海底电缆,预计铺设长度约为500公里,连接两个岸上设备站。
电缆类型包括光纤通信、电力传输等。
本项目将对海底地质环境、气象条件、海洋动力学等方面进行认真调查研究,并设计适合的海底电缆铺设方案、材料选择、施工技术等。
二、调研研究1. 海底地质环境调查海底地质环境是决定海底电缆铺设方案的重要因素,为保障电缆的安全运行,必须对海底的地质环境进行详细调查。
我们将对海底的地形、地貌、地质构造、底质等进行全面调查研究,以便制定合理的电缆铺设方案。
2. 海洋气象条件调查海洋气象条件是影响海底电缆铺设的关键因素之一。
我们将对当地海域的气象条件进行详细调查,包括海浪、风暴、气压变化、降水等情况,以便制定合理的工程施工计划。
3. 海洋动力学调查海洋动力学是影响海底电缆稳定性的重要因素。
我们将对海域的海流、潮汐、漂沙等情况进行详细调查,以便确定合理的电缆铺设方案和保护措施。
三、海底电缆铺设方案1. 电缆种类选择根据项目需求和海底环境特点,本项目选择了光纤通信电缆和电力传输电缆。
光纤通信电缆通常由多芯纤维光缆构成,可传输大量信息,可实现高速、大容量的通信。
电力传输电缆采用耐海水腐蚀的导电材料,可以实现稳定的电力输送。
2. 电缆铺设路径选择根据海底地质环境、气象条件等实际情况,我们将选择合适的电缆铺设路径。
在选择路径时,我们将尽可能避开海底地质灾害隐患区、海山、海沟、火山口等地质灾害敏感区域,避开气象条件复杂区域,以保证电缆的稳定性和安全性。
3. 电缆铺设技术方案电缆铺设工程是复杂而又危险的,需要充分的技术准备和专业设备支持。
海底电缆铺设流程海底电缆铺设是指将电缆埋设在海底,连接不同地区的通信网络。
这种铺设方式被广泛应用于国际海底通信和互联网连接。
下面将详细介绍海底电缆铺设的流程。
一、前期准备工作1. 选址:选择合适的海底铺设区域,考虑到海底地形、水深、海流、地震活动等因素。
2. 海洋调查:进行水深测量、海底地质勘测、海洋生态调查等工作,获取铺设区域的详细信息。
3. 规划设计:根据调查数据进行铺设线路的规划设计,确定电缆长度、类型、容量等参数。
二、电缆制造1. 选材:选择适合海底环境的电缆材料,具有良好的耐压、耐腐蚀和抗拉强度。
2. 绝缘层制造:通过特殊的制造工艺,给电缆加上绝缘层,防止电流泄露和信号干扰。
3. 缠绕:将绝缘层的电缆缠绕在钢丝绳或其他支撑材料上,增强电缆的强度和稳定性。
4. 测试:对电缆进行各项测试,如绝缘性能测试、电气性能测试等,确保电缆质量符合要求。
三、海底电缆铺设1. 船舶配置:选择适合海底电缆铺设的船舶,如电缆敷设船、起重船等。
2. 敷设准备:在船上进行电缆的预处理工作,包括电缆分段、标记、连接等。
3. 敷设过程:船舶沿着预定的铺设线路缓慢前进,将电缆从船上放入水中,并通过牵引系统使电缆沉入海底。
4. 控制系统:通过控制系统监测电缆的牵引力、张力和速度等参数,确保电缆的正常铺设。
5. 测量和记录:使用测量设备对电缆铺设过程进行实时监测和记录,包括水深、电缆位置等数据。
四、连接与测试1. 连接到陆地:将海底电缆连接到陆地的通信设备,如接入点、转接站等。
2. 测试和调试:对连接的电缆进行测试和调试工作,确保通信质量和网络稳定。
3. 运行和维护:海底电缆铺设完毕后,进行日常运行和维护工作,随时处理可能出现的故障。
海底电缆铺设是一项复杂的工程,需要多个领域的专业知识和技术支持。
随着科技的不断发展,海底电缆铺设技术也在不断提升,能够更好地满足人们对通信和互联网连接的需求。
浅析海上风电项目220 kV海底电缆施工工序海上风电项目是利用海上风力资源发电的一种新能源项目,它具有风能资源稳定、稀缺性低、对环境影响小等特点,被认为是未来能源发展的重要方向。
在海上风电项目中,220 kV海底电缆是将风电场的电能输送至岸上的重要组成部分,其施工工序显得尤为重要。
一、前期准备工作1、方案设计:在进行海底电缆施工前,需要根据实际海洋环境、涉水工艺和电缆特性等因素进行详细的方案设计,并获得有关部门的批准。
2、材料准备:根据设计方案确定所需的电缆型号、规格、长度等参数,并做好材料采购工作,确保施工期间材料供应充足。
3、设备检查与维护:对需要使用的各种施工设备进行检查和维护,确保设备安全、稳定运行。
二、海底电缆敷设工序1、布线:在施工前,需要根据设计方案确定电缆敷设线路,并做好海上地图绘制和标注工作。
2、敷设准备:可根据海洋环境的不同采用不同的敷设方式,可选择人工敷设、机械敷设、潜水敷设等方式,并做好敷设工具的检查和调试工作。
3、敷设过程:将电缆由船载设备依照设计要求依次敷设到指定位置,并在敷设过程中保持电缆张力和弯曲半径不超过规定范围。
三、海底电缆接头施工工序1、接头准备:将所需的海底电缆接头和连接器采购到位,并进行检查,做好接头施工准备工作。
2、接头施工:根据电缆接头方案,对海上电缆进行切割、剥离、焊接、绝缘、密封、固定等工序,完成电缆的接头施工。
3、接头测试:对接头完成后进行电气参数测试、局部放电测试、直流耐压测试等多项测试,确保接头质量符合要求。
四、海底电缆保护工序1、海底敷设管道安装:根据设计方案要求,在电缆敷设区域进行海底敷设管道的安装,为电缆提供额外的保护。
2、海底敷设管道固定:将海底敷设管道固定在海底,确保电缆在敷设过程中不会受到外部损坏。
3、保护层覆盖:在电缆敷设完成后,对电缆进行保护,采取覆盖保护层、砂石覆盖等方式,确保电缆安全。
五、验收与监测工序1、工程验收:在完成海底电缆敷设工序后,对整个施工工序进行验收,确保工程质量符合要求。
海底电缆敷设及检验方法发表时间:2020-12-08T10:07:19.420Z 来源:《防护工程》2020年25期作者:王辉[导读] 因为海底光缆线隐藏和重要性,一旦海底电缆的故障不仅会严重影响海洋石油平台的正常生产,原油生产造成很大的损失,而且会影响平台员工正常的工作和生活,因此,如何准确、及时发现和修复海底电缆尤其重要。
王辉中石化胜利油建工程有限公司电气安装公司山东省 256600摘要:因为海底光缆线隐藏和重要性,一旦海底电缆的故障不仅会严重影响海洋石油平台的正常生产,原油生产造成很大的损失,而且会影响平台员工正常的工作和生活,因此,如何准确、及时发现和修复海底电缆尤其重要。
关键词:海底电缆;敷设;检验方法;海底电缆从设计规模及船舶设备要求等方面较以前有了很大的不同,敷设技术也有了更高的要求和发展。
尤其随着海上风电设施近几年的快速发展,海底电缆的施工质量及风险控制已经越来越收到各方的重视。
一、海底电缆的故障原因与类型引起海底电缆故障的原因是多方面的,如海底电缆本身材料或制造、敷设过程中存在缺陷,使其在运行中易受电、热、化学、环境等影响而发生不同程度的老化,导致电缆性能的劣化。
但根据目前国内外海底电缆的运行经验,其故障因大多是外力(如抛锚、拉拽、摩擦、挤压)损伤电缆或海洋生物局部腐蚀电缆等。
按照故障出现的部位,海底电缆故障可分为线芯断线故障、主绝缘故障和护层故障;按故障性质(阻抗性质),海底电缆故障可分为低阻性故障和高阻性故障。
低阻性故障也称短路故障,是指故障点处的绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗,甚至直流电阻为零的故障。
高阻性故障是指故障点处的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障,其可再分为断路故障。
二、常见问题及对策1.打扭问题。
电缆打扭和打圈损伤电缆是海底电缆敷设时需要特别注意避免的问题。
海底电缆打扭的原因有:(1)电缆放出时因旋转产生打扭;(2)敷设张力为零时,由于电缆铠装的扭应力造成电缆打扭;(3)电缆过长导致打扭。
海底电缆敷设及检验方法作者:崔晓明来源:《中国石油和化工标准与质量》2013年第01期【摘要】海底电力电缆敷主要用于从陆上连接采油平台或采油平台间的互相连接等,主要用于海底传输大功率电能。
海底电缆工程从环境探测、海洋物理调查,以及电缆的设计、制造和安装,都应用复杂技术。
本文介绍了海底电缆的敷设施工及检验的方法。
【关键词】路由勘察海缆敷设冲埋保护检验方法1 项目概况海底电缆敷设主要包括电缆路由勘查清理、海缆敷设和冲埋保护三个阶段。
电缆敷设时要通过控制敷设船的航行速度、电缆释放速度来控制电缆的入水角度以及敷设张力,避免由于弯曲半径过小或张力过大而损伤电缆。
使用水下监视器控制敷设船的前进速度、方向和敷设电缆的速度。
在施工的最后主要是对海底电缆进行深埋保护,减小复杂的海洋环境对海底电缆的影响,保证运行安全。
在淤泥区,用高压冲水产生一条约1.5米深的沟槽,将电缆埋入其中,自然回填形成保护。
2 海底电缆施工方法2.1 电缆路由勘查清理根据设计提供的路由勘察技术资料进行相关的海底路由复查,了解以下海底状况:复查海底地层,了解海床面地形起伏与堆积层厚度;复查海底底质,决定是否适于冲埋施工以及能否埋设到所需深度;复查海底障碍,了解是否有妨碍埋设施工的海底障碍物。
2.2 海底电缆敷设施工(1)海底电缆检测、吊装及敷缆设备安装。
海底电缆到货后,先进行外观检查,之后按相应的电缆试验标准,进行施工前试验检测。
海底电缆由浮吊将电缆盘吊起至施工船上确定位置,之后施工人员对电缆盘进行加固处理。
(2)海底电缆登平台施工。
利用低平潮时间,施工船靠平台就位。
启动布缆机缓缓送出海缆,海缆呈一定入水角下水,一般控制在45°~60°之间。
同时启动锚机锚头带动拖曳钢绳牵引海缆端头进入埋设犁的专用海缆通道,之后再穿过整个护管上平台,在平台海缆登陆处垫以滑轮防护海缆表面不受损坏。
海缆通过护管到达终端点后必须将电缆临时固定方可进入下道工序,以防止中间海域海缆埋深时把电缆拉出。
海底电缆工程项目施工技术要点摘要:海底电缆输电工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分,在实现电网国际化、区域电网互联进程中起着重要作用。
近年来,随着国内外输变电技术的发展,在经济一体化、能源优化配置、减少环境影响等因素的推动下,跨海域输电技术、海底电缆制造技术、海底电缆工程技术不断向前发展。
下面,文章就结合具体工程案例,分析海底电缆工程项目施工技术要点。
关键词:海底电缆;工程项目;施工技术1工程概述项目位近海海域,场区中心离岸距离约10km,水深7~10m,海底地形较平坦。
风电场区呈多边形布置,东西长约10.4km,南北宽约9.6km,分为北区和南区,分别布置22台和21台单机容量7.0MW的风电机组,共43台,总装机规模为301MW。
陆上布置一座陆上220kV升压变电站。
风电场所发电能通过4回66kV 海底电缆登陆后转陆缆接入陆上220kV升压变电站升压至220kV后,就近接入220kV九清变。
本期工程敷设北区两回路66kV海底电缆,其中包括两根总长约21公里的66kV主送出海缆和20根总长约19公里风机间集电线路海缆,海缆转换井至架空线铁塔陆缆敷设3*0.8公里。
2海底电缆工程项目主要施工技术2.1工程测量施工船抵达施工现场前,我方将利用GPS测量系统对路由两端登陆点以及工程的各主要控制点进行测量复核。
在施工过程中的测量,利用海缆埋设监测系统对海缆的具体位置及埋设装置进行监控。
施工有关数据的采集主要通过埋设犁倾角传感器、电子罗经、姿态传感器、水深传感器、计米器、水泵压力传感器、电缆张力传感器、GPS导航定位等组成。
其中倾角传感器、姿态传感器、水深传感器在施工过程中能显示当前埋设犁在海底的姿态、当前的水深以及海缆埋深情况,电子罗经、GPS定位系统则在施工的过程中直观的反映当前的船位和埋设轨迹及埋设当前数据。
这些数据都将为我方施工提供依据,并根据实际情况来调整施工方法,确保海缆的安全以及施工的质量。
海底电缆的数据保密与隐私保护措施随着信息技术的飞速发展,海底电缆作为全球互联网的基础设施之一,扮演着连接各国网络和进行国际通信的重要角色。
然而,由于其运行的特殊性,海底电缆也面临着来自网络攻击和数据泄露等威胁。
为了保护海底电缆的数据安全与隐私,各国和相关机构制定了一系列的保密与保护措施。
一、物理保护措施海底电缆的物理保护是保护数据安全的第一层,其主要包括以下几个方面:1. 深海敷设:为了保护海底电缆不受人为破坏,海底电缆通常被布置在深海环境中。
深海环境具有高压、低温、缺氧等特点,能够有效减少人为干扰和攻击的可能性。
2. 密封设计:海底电缆在制造过程中采用了密封设计,以隔绝海水和其他有害物质的侵入。
这样可以保护电缆内部的光纤和电缆结构,防止数据泄露和设备损坏。
3. 海底地形监测:通过对海底地形进行定期监测,可以及时发现对海底电缆造成威胁的障碍物,如地震、海啸等,以便及时修复和调整电缆线路,保障数据的传输安全。
二、加密与认证技术除了物理保护措施,海底电缆还采用了各种加密与认证技术来保护数据的安全和隐私:1. 数据加密:海底电缆传输的数据经过加密处理,使其成为加密密文。
只有具备解密密钥的接收方才能还原数据,确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
2. 身份认证:为了防止未经授权的设备接入海底电缆网络,海底电缆通常采用身份认证技术,确保只有授权的设备才能发送和接收数据。
3. 安全传输协议:海底电缆传输数据时采用安全传输协议,如HTTPS、TLS等,通过建立安全的数据传输通道,保护数据在传输过程中的机密性和完整性。
三、监控与维护海底电缆的数据保密和隐私保护还需要进行持续的监控和维护:1. 海上巡航:定期派遣巡航船只对海底电缆进行巡检,检查电缆是否受到损坏或人为破坏,并及时修复故障,保障数据传输的连续性和可靠性。
2. 实时监控:利用传感器和监测系统实时监控海底电缆的状态和运行情况,一旦发现异常情况,及时采取措施处理,以确保数据安全和隐私保护。
海底电缆的安全保护与防护措施海底电缆是连接全球通信网络的重要组成部分,承载着巨大的数据传输量。
因此,保护和防护海底电缆的安全是至关重要的。
本文将探讨海底电缆的安全保护与防护措施,并提出一些可行的建议。
一、引言随着信息技术的快速发展,全球通信需求呈现爆发式增长。
海底电缆作为传输国际通信数据的主要媒介,受到了越来越高的重视。
然而,海底电缆在复杂的海洋环境中存在着诸多安全隐患,需要有效的保护与防护措施。
二、海底电缆的安全隐患1. 自然因素:海底电缆容易受到海洋环境的侵蚀,如海啸、地震、海底滑坡等自然灾害,可能导致电缆断裂或破损。
2. 人为因素:恶意破坏、非法捕捞以及未经授权的捞船活动等人为因素是影响海底电缆安全的主要因素。
这些行为可能导致电缆的损坏,甚至瘫痪整个通信网络。
三、海底电缆的保护措施1. 选择优质材料:在海底电缆的设计和制造过程中,应选择高质量、抗腐蚀、耐压、耐磨等特性的材料,以增强电缆的抗自然灾害和人为破坏的能力。
2. 安全布设:在电缆布设过程中,需要充分考虑海洋环境的特点,避开可能存在的自然灾害和捞船区域,并采取适当的防护措施,如添加保护层或建立防护网等,以降低意外事件的发生概率。
3. 密切监测:利用先进的监测技术,实时监控电缆的状态和运行情况。
通过建立监测系统,可以及时发现电缆破损等问题,并采取相应措施进行修复,以确保通信网络的正常运行。
四、海底电缆的防护措施1. 法律保护:加强相关法律法规的制定和执行,明确对恶意破坏海底电缆行为的处罚力度,并加大对捞船等非法活动的打击力度,以维护海底电缆的安全运行。
2. 安全保卫:增加巡航力度,加强对海底电缆周边海域的安全保卫工作。
加强与海上执法部门的合作,形成一体化的安全防护体系,有效预防和打击违法犯罪行为。
3. 宣传教育:加强对公众的宣传教育,提高其对海底电缆的认识和重要性的认知。
通过开展宣传活动和教育课程,增强社会各界对海底电缆安全的关注度,减少恶意破坏行为的发生。
第11卷第11期中国水运V ol.11N o.112011年11月Chi na W at er Trans port N ovem ber 2011收稿日期:作者简介:梅小卫,中国南方电网超高压输电公司广州局。
海南联网工程海底电缆路由海面监控方案研究梅小卫,何才豪,黄小卫(中国南方电网超高压输电公司广州局,广东广州510663)摘要:应用多部导航雷达、AIS 基站、CCTV 等技术手段对海底电缆铺设区域海面船只进行全天候实时监控,对保障海底电缆与电网安全具有重要意义。
文中海南联网工程的海缆路由监控的需求模型,给出了系统实现的关键技术和方法,提出了系统建设的系统设计方案,并试验验证了关键技术的可行性。
关键词:海南联网工程;海缆监控;雷达;AIS CCTV 中图分类号:P756.1文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)11-0086-03一、概述海南联网工程始于广东湛江500k V 港城变电站,经130km 线路后到徐闻的南岭终端站,再经31k m 的海底电缆到达海南省的林诗岛终端站,经14km 的线路到达澄迈福山变电站。
海底电缆路由面临着三大安全风险:海缆自身风险、海床风险以及海面风险。
其中海面风险事故率最大,据统计约占95%,该类风险包括渔业、航运以及海洋工程等活动及锚害风险。
据估算,海底电缆一旦遭受破坏,需要外方的专业船舶到现场才能维修,将导致巨大的经济损失,修复工期长达3个月。
因此,采用先进技术全面监控南方电网的海底电缆路由水面的船舶航行情况显得非常必要。
国内外船舶监视都无一例外地采用VTS (Ves s le Traffic Man ag emen t Syst em )作为支撑系统,但由于海事局所监控的海域面积广,涉及的船舶众多,工作任务繁重,因些无法长期不间断地对500k V 海缆路由区域进行监控。
因此南方电网有必要建立自己的海缆监控中心。
本文从海缆路由监控的本体需求出发,结合当前VTS 采用的技术,提出了需求模型,给出了监控关键技术实现方法,最后设计了系统方案,针对关键技术进行了试验验证。
声呐模块、水下湿插拔电接头以及包含电子元器件的水密电子舱。
整体结构通过吊装芯轴进行海洋水下安装和回收,电子舱所采集到的数据处理后通过电接头连接的海底电缆输出传回海洋平台中控室。
电接头芯轴声呐模块安装撬电子舱图1 水下油气泄漏声呐监测系统整个系统安装于待测设备如水下采油树、管汇。
声呐与电子舱通过屏蔽双绞电缆连接。
信号采集处理系统采用虚拟仪器VI 系统,数据采集卡、串/并口、 IEEE488接口卡、VXI 控制器以及其他接口卡。
系统软件开发采用虚拟仪器图形软件开发平台LabVIEW 。
泄漏分析参数设置如生产介质(油、气)的选择、生产压力、温度、流量等。
声呐(水听器)参数设置包含实施功率谱计算、频域窗函数选择、信号接收灵敏度校准补偿设置等。
其他功能包括信号监测历史数据查询、信号报警、报警信息统计及系统运行0 引言随着深海油气钻采技术的不断进步,我国的海洋油气行业正在快速地向深水迈进。
海洋油气资源的大力勘探、开发和利用,在保障国家能源安全的同时,也带来了一系列的潜在环境安全问题,比如深海油气泄漏等。
由于水下油气田比较偏远,同时位于海底,水下生产设备一般处于无人监控状态。
水下智能泄漏监测系统可以在线监测各种泄漏事故的发生,以便快速处理,控制和降低事故的风险。
本文主要介绍一种基于声纳技术的水下智能声纳监测系统,包括系统的工作原理、结构组成以及水池试验验证内容等[1-3]。
1 水下智能泄漏监测系统工作原理对于泄漏监测系统而言,其首要技术指标即提前预警或快速响应,在保证时间的前提下还需降低错误报警的发生率。
本水下智能泄漏监测系统采用的是声呐技术,基于功率谱的声信号频带确定泄漏的发生。
声波在海水中的传播速度约 1 500 m/s ,而油气泄漏的声信号主要频率集中在2 000~7 500 Hz 这一频率段。
在5 000 Hz 附近的频带范围内,有最大的功率谱值,因此5 000 Hz 附近应是泄漏信号的主要频带区。
本系统主要基于频谱互相关分析的信号检测,利用信号的自相关,可判定信号是否含有周期成分,并判定信号源位置。
海底电缆输电线路工程设计规范(征求意见稿)前言根据《国家住房和城乡建设部关于印发2013年工程建设标准规范制订修订计划的通知》(建标[2010]6号)文件,为贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策,实现海底电缆和光纤复合海底电缆(以下简称“海底电缆”)输电线路设计的规范化、合理化,保障海底电缆输电线路运行安全,促进我国海底电缆输电工程技术发展。
标准编制组经调查研究,认真总结国内外海底电缆线路设计经验,在广泛征求意见的基础上,制定本标准。
本标准共分9章和1个附录,包括:总则,术语,海底电缆路由,海底电缆型式与结构,海底电缆附件选择与配置,海底电缆敷设,海底电缆保护,环境保护,海底电缆线路附属设施等。
本标准由XXX负责管理,XXX提出,XXX负责日常管理,XXX负责具体技术内容解释。
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本标准主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人员:主编单位:中国电力企业联合会、浙江省电力公司;参编单位:舟山供电公司、中国电力工程顾问集团中南电力设计院、中国南方电网超高压输电公司参加单位:上海电缆研究所、宁波东方电缆股份有限公司、中天科技海缆有限公司、江苏亨通高压电缆有限公司、普睿司曼中国有限公司、国家海洋局第二海洋研究所、东海海洋工程勘察设计研究院、宁波诺可电子科技发展有限公司主要起草人:XXX、XXX、主要参加人:XXX、XXX、主要审查人: XXX、XXX、目次前言....................................................................................................................................................... I I1 总则 (1)2 术语和定义 (2)3 海底电缆路由 (4)3.1路由选择一般规定 (4)3.2海域段路由 (4)3.3登陆段路由 (4)3.4路由勘察 (5)3.5风险评估 (5)4 海底电缆型式与结构 (6)4.1海底电缆型式选择 (6)4.2电缆导体及截面选择 (6)4.3电缆绝缘类型 (6)4.4电缆护层类型 (7)4.5复合光缆 (7)5 海底电缆附件选择与配置 (8)5.1电缆终端 (8)5.2海底电缆接头 (8)5.3锚固 (9)5.4充油海底电缆供油系统 (9)5.5电缆防雷与接地 (10)6 海底电缆敷设 (11)6.1一般规定 (11)6.2敷设要求 (11)7 海底电缆保护 (12)7.1一般规定 (12)7.2保护要求 (12)7.3运行管理防护措施 (12)8 环境保护 (13)8 环境保护 (13)9 海底电缆附属设备和附属设施 (14)本标准用词说明 (15)引用标准名录 (16)条文说明 (17)1 总则1.0.1 为了在海底电缆线路设计中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策,做到安全可靠、先进适用、经济合理、资源节约、环境友好,制定本标准。
攘球嶷漉‰ 光纤中拉曼散射斯托克斯光强可以表示为: 可得到散射点存光纤中的位置信息。 :Ks ̄S・v ・ ・足( )・exp[-(a【】+ )・上】 反斯托克斯光强可以表示为: (1) 2
.2分布式光纤扰动监测技术
=Ka・S*Va4* ̄0e・ ( )・exp[一( ()+a )・L] (2)
式中 、 a——光纤中斯托克斯、反斯托克斯散 射截面相关的系数; VS、 ,a——斯托克斯、反斯托克斯散射光的 频率; 联 、a。——光纤中入射光、斯托克斯光、反斯 托克斯光的传输损耗; 三——光纤长度; Rs(T)、Ra( )——温度 时光纤介质低能级和高能 级上的布居数有关的系数。 且有 R( )=【1一exp【一hay/ )] (3) R ( )=【exp(hAv/kT)一1] (4) 其巾h和k分别为普朗克常数种玻尔兹曼常数。 由此可以得到: -=惫・( )4 eGxp[_(hAv/kT)]螂 fOta-a ̄M] (4) 已知光纤温度为 时,有: = .eXp hay/kTo)] ̄exp[ a, ̄-as 】 (6) 当光纤温度为任意温度 时,有: 一p卜 k(T To)](7j ( )/ ( ) 一 、 一 由此町以得到 上111T ro hay To (8)一=一— ————_=—一f R} ()/ ( ) 一 在实际测量巾,只需要测出 (T)、 (T)、 ( )、 ( ),就能由式(8)求出温度 。 R OTDR的定位基于光时域反射技术(OTDR): 当脉冲激光在光纤巾向前传播时,不同位置产生的 后向拉曼散射光到达探测器的时延不同,根据探测 器检测到光信号的时延和光在光纤巾的传播速度即 分布式光纤扰动监测技术主要有基于I=f{位敏感 的光时域反射(ch.OTDR)技术、基于M.Z激光干涉 仪的光纤圈栏技术等 。MZ系统必须通过复杂的 相关运算进行定位.导致定位精度差,响应时问慢。 M—z干涉仪监测灵敏度高,但是易受外界环境干扰的 影响,实际使用巾极易误报,由于其很高的误报率,某 些MZ设备事实上处丁闲置状态,形同虚设。
.OTDR系统采用OTDR技术定位,定位精度 高,响应速度快。同常规OTDR类似,光脉冲从光 纤的一端注入,通过探测器探测后向瑞利散射光,但 OTDR中注入光纤的光是强相干的,因此该系统的 输出就是脉冲宽度范围内后向散射瑞利光相干涉叠加 的结果,当光纤线路上受到外界下扰时,对应位置处光 纤折射率将会发生变化,这将导致该位置光相位的变 化以及相应的相干瑞利散射信号的变化,通过探测瑞 利散射信号有无变化可以判断有无扰动的发乍。
2.3分布式光纤应变测量技术 光波在光纤巾传输时,除了产生拉曼散射以及 瑞利散射外,光纤巾的声学声子和光子还将发生非 弹性碰撞,这种非线性散射过程称为布里渊散射。 布里渊散射光的频率变化与光纤温度或应变的变化 成正比,因此,通过测鼙布里渊散射光频移鼙就能得 到分布式光纤温度或者应变的变化鳖。目前有基于 受激布里渊散射效应的光时域分析仪(BOTDA)或 者基于自发布里渊散射效应的布里渊光时域反射仪 (BOTDR),BOTDA系统的散射信号比较强,系统测 量距离和测量精度一般要高于BOTDR系统。
3海底电缆综合监测系统及应用 由于海底电缆对保障生产和生活的极端重要性 和出现故障的高修复成本,加强海缆监测显得非常 必要。传统的电缆振荡波局放测试以及电缆脉冲测 距定位仪等一般只能在停电情况下进行离线检测, 本文捉出的在线海底电缆综合监测系统结合丫光纤 分布式温度、扰动监测系统和基于有限元算法的电 缆载流量分析系统,同时融入lr船只AIS和GIS系 风力绶噻妻 统,使得对海缆的监测达到全方位、全天候、可视化 和集成化的新水平。
3.1系统组成 海底电缆综合在线监测系统主要包括海底电缆 温度监测系统、海底电缆扰动监测系统、船只AIS识 别预警系统以及海底电缆载流餐分析系统,视情况 还可以加入海底电缆应变监测系统。 其中,利用光纤巾后向传输的散射光的环境敏 感特性实现对海缆温度、扰动的在线监测,同时利用 OTDR实现空间定位;船只AIs系统对海域船只的 位置、速度、航向、船舶注册信息等参数进行实施监 测;海缆载流量分析系统利用温度监测系统测量到 的海底电缆表断温度数据.结合电流数据,实时计算 海缆 线温度,同时预测海缆动态负荷。 系统通过综合监测平台将海底电缆本体的监测 信息、周边船只信息集成到-个界面实现集中嗡测, 并利用地理信息系统(GIS)通过电子海图展示监测 结果,系统框幽如图1所示。 集中监澳l电脑 数据服务器 图1海底电缆综合在线监测系统框图 3.2分布式光纤监测设备特点 海缆扰动监测系统基于相位敏感的光时域反射 技术(cI).OTDR),当海缆受到扰动,比如被船锚钩住 发生晃动或者锚链在海缆上拖曳情况下,系统可自 动检测报警并定位扰动位置,系统响应时间小于1s, 定位精度小于20m.监测距离可达60km。 海缆温度监测系统采用基于拉曼散射效应的分 布式光纤温度传感系统(R OTDR),系统采用ASIC 运算处理芯片,并选用高性能嵌入式操作系统,体积 小、功耗低、运算速度快,稳定性高。系统内嵌Web 服务器,支持浏览器访问和远程访问。 海缆温度监测系统也有采用基丁布里渊散射 效应的分布式光纤温度传感系统(BOTDA),但是 由于布里渊频移同时对温度和应变敏感,因此必须 解决温度和应变的交叉敏感问题才能精确测温,而 拉曼散射光只对温度敏感,与应变无关,冈此测温不 受应变影响,测量的温度为海缆的实际温度,测温精 度更高。由丁海缆敷设完毕后,海缆的应变和温度 每处都不相同,BOTDA系统无法给出绝对的温度 和应变值,只能给出布里渊频移的相对变化量,而且 该相对变化餐到底是温度引起还是应变引起,目前 的技术尤法进行精确分离。另外,R.OTDR实际 1 程应用案例远远多于BOTDA系统,R.OTDR已大 键应用于发电厂、变电站等领域的高压电缆测温。 自2007年《线型光纤感温火灾探测器》囝家标准 颁布以来,前后已经有4O多个厂家、数十种型号的 R—OTDR系统通过国家标准的型式检验,但是无任 何一例采用BOTDA或者BOTDR测温系统通过型 式检验或者送检,充分说明了在分布式光纤测温领 域,基于拉曼散射效应的R—OTDR的使用更加广泛, 更具有先进性。在传感距离方面,商用化的BOTDA 系统可以达到50km(环路长度1OOkm),R.OTDR可 以达到30km.R.OTDR可以通过往海缆两端分别设 嚣测温主机,电就是两头对测的方式将传感距离加 倍,达到60km的传感距离,R—OTDR还具有低成本 的优势,详细对比见表I。
表1 BOTDA和R.OTDR的对比 对比项目/传 感系统 BOTDA R—OTDR
原理 柿里渊散射 拉曼散射 敏感物理量 温度+应变,交叉敏感 仅仅对温度敏感 无法同时测量温度 与噍变无关,准确 传感特点 和应变 测量温度
应用案例 几十 数千 成本 非常高 低 需要两根光纤,光纤 传感光纤 仅需单根光纤 一去一回构成环状
50kin(环路,一点一回 301,ma.对测方式: 传感距离 总长100km) 60km
无任何厂家送检 数十个J 家,数十 国家标准枪验 或苕通过 个型号通过检验
布里渊散射光频移量的变化同时受到光纤上应
一 匪面 按零蜜漉 变和温度的影响: AvB=CzAT+CuAe 式巾 D ——布里渊频移变化量;
——温度变化量; △s——应变的变化量; cs——布里渊频移温度系数; C’T——布里渊频移应变系数。 如果试图采用BOTDA来测量应变,通常的做 法是使用两条光纤,一条是紧套光纤感受应变和温 度的变化,一条是松套光纤用来测餐温度,再用松套 光纤的溢度来解 紧套光纤的应变.该方法的计算 公式如下: X=a j十6 Tl Y=X=aye2+byT2 光纤布里渊频率移动随温度和应变的变化系 数a 、b 、a 、b 町以事先标定知道,布 渊频率移动 与y通过设备测量得到,假定 = S1=。,82=0 (松套光纤),通过解上述方程得出应变s与温度 的大小。 由于受目前海缆生产工艺水平的制约,很难在 海缆中加入紧套光纤.相反海缆生产厂家为了保护 光纤免受海缆应变的影响,一般在生产光纤单冗时 会加入一定的余长,目的是当海缆本体发生应变变 形时,光纤单元本身不会受到应力而发生变化,这样 光纤尤法或者很难感测到海缆虚变的变化.难以达 到通过BOTDA系统来测量海缆应变的目的。如果 要测量应变,还是要敷设紧套光纤提高光纤的应变 灵敏度,但是因为海缆厂 家 l^艺的原因很难布没紧 套光纤,所以目前的条件下,BOTDA系统很难对海 缆的应变做出灵敏的反应,只可能往海缆受到很大 的应变.比如海床移动导致海缆受力变形等极端情 7兄下才能测量出应变的变化, 此需要视实际情况 考虑是否需要加入海缆应变监测系统,否则很难使 其起到应有的作用。 另外,松套光纤的应变也不可能处处为零, 此 假定光纤完全不受应变的条件来训‘算温度也是错误 的,必然带来温度测量的误差,为此需要采用特殊的 技术解决温度、应变的交差敏感问题,日前提出来的 方法有:基于布里渊散射谱的双参数矩阵法、基于特 种光纤的双频移矩阵法、基于LPR方法,但是这些 方法无 例外都会导致测量精度下降、误差变大等 问题 。本文采用R OTDR与BOTDA相结合的办 法:利用R—OTDR技术测量海缆温度,将温度引起 的频移量从布里渊总的频移量中去除,从而得}{J应 变引起的频移,实现温度和应变的独立测量,同时测 量精度不会下降。
3I3海底电缆载流量分析系统 载流量是指在特定的电缆敷设条件、环境温度 条件 ,电缆能承载而其温度不超过给定的正常l 作温度的最大电流。计算载流量的方法有热路法、 有限差分法和有限元法。由于电缆的敷设环境・般 很复杂,有电缆隧道、直埋、排管等,载流量计箅的边 界条件各不桐同,电缆的结构复杂多变,热路法巾的 近似方法很难适虚复杂的敷设环境和各种不同的电 缆结构,因此本文采用有限元算法。该算法将电缆 和敷设环境的截面戈4分为很多很小的i角形单元, 在每・个单元格内部的温度认为是三角形顶点温度 的线性组合,微分方程通过转换变为变分方程的极 值问题并离散化,加上边界条件,~个末知顶点的温 度将得到A,个矩阵方程,然后对矩阵方程求解就可 以求出Ⅳ个顶点的温度值。图2是■ 电缆在排管 中敷设的温度计算结果,3芯电缆位嚣颜色越深代 表温度越高,三角形单元为有限元网格。
图2三芯电缆排管敷设下温度计算结果 载流量分析系统具有如下功能: (1)实时监测:通过分布式光纤测温系统测得 的海缆内衬层温度并结合电流数据,根据海缆结构 和热参数以及环境参数实时计算出海缆芯线温度。