CN113985208A - 一种长距离高压海底电缆故障精确定位***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长距离高压海底电缆故障精确定位***及方法，包括海缆脉冲探测接收器、GPS定位仪、数据采集单元、数据处理单元、海缆故障定位单元、计算机、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的绝缘性进行测试的海缆绝缘测试仪、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行加压升流的直流高压大电流发生器、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行预定位测试的TDR脉冲时域反射测试仪以及用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行脉冲放电的海缆脉冲发生器，该***及方法能够对海缆故障点进行精确定位。
Description
技术领域
本发明属于电力设备诊断试验领域，涉及一种长距离高压海底电缆故障精确定位***及方法。
背景技术
随着海洋资源开发进程的加快，海底高压电缆的应用越来越广泛，特别是新能源开发等领域。但是由于海底高压电缆的服役环境非常复杂，海浪和海流的冲刷、环境腐蚀、材料老化、机械损伤及人为因素破坏等对海底电缆造成的损伤和断裂的事故时有发生，影响海上安全生产，并且会带来较大的经济损失。
由于海上对海底高压电缆的修复作业难度较大，需要对海底高压电缆的故障位置进行精确定位，才能有效快速打捞受损海缆，对损伤部位进行修复，尽可能减少经济损失。目前海底高压电缆故障监测手段主要有通过测温光纤测量温度变化和时域反射法等，在以往发生的故障案例中，由于海缆故障对温度的影响比较小，测温光纤的准确率非常低，时域反射法也只能测出理论位置，由于海缆的路由会随着洋流变化而变化，结果和实际故障点的位置也有较大差距。
在以往的海缆故障点精确定位过程中，由于外部信号干扰等因素，仅仅利用电磁信号的收发进行故障点定位误差较大，花费时间较长，影响抢修工作的进程。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种长距离高压海底电缆故障精确定位***及方法，该***及方法能够对海缆故障点进行精确定位。
为达到上述目的，本发明所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***包括海缆脉冲探测接收器、GPS定位仪、数据采集单元、数据处理单元、海缆故障定位单元、计算机、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的绝缘性进行测试的海缆绝缘测试仪、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行加压升流的直流高压大电流发生器、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行预定位测试的TDR脉冲时域反射测试仪以及用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行脉冲放电的海缆脉冲发生器；
海缆脉冲探测接收器及GPS定位仪与数据采集单元相连接，数据采集单元的输出端与数据处理单元相连接，数据处理单元的输出端与海缆故障定位单元相连接，计算机与数据处理单元及海缆故障定位单元相连接。
海缆脉冲探测接收器及GPS定位仪通过水下数据传输线与数据采集单元相连接。
计算机通过数据连接线与数据处理单元及海缆故障定位单元相连接。
还包括潜水探测棒及潜水测深仪，潜水探测棒及潜水测深仪经水下数据传输线与数据采集单元相连接。
还包括水下高清摄像头，水下高清摄像头经水下数据传输线与数据采集单元相连接。
还包括数据存储单元；数据采集单元及计算机与数据存储单元相连接。
本发明所述的长距离高压海底电缆故障精确定位方法包括以下步骤：
1)利用海缆绝缘测试仪对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆进行绝缘测试，当测量得到的绝缘测试值小于预设值时，则转至步骤3)，当测量得到的绝缘测试值大于预设值时，则转至步骤2)；
2)利用直流高压大电流发生器对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆加压升流，对故障点进行烧蚀，当电压由升高转为降低时，则停止加压，然后再利用海缆绝缘测试仪对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆进行绝缘测试，使得测量得到的绝缘测试值小于预设值，然后再转至步骤3)；
3)使用TDR脉冲时域反射测试仪对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行预定位测试，得故障点至测试点的海缆长度；
4)使用GPS定位仪对测试点的位置进行定位，得测试点的位置信息；
5)使用海缆脉冲发生器对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行脉冲放电；
6)利用海缆脉冲探测接收器对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆的故障点进行定位。
预设值为10Ω。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***及方法在具体操作时，在传统海缆故障电磁信号精确定位的基础上，利用TDR脉冲时域反射测试仪对故障点进行预定位测试，然后利用海缆脉冲发生器及海缆脉冲探测接收器对故障点进行定位，以能够快速对海缆故障点进行精确定位，有效提高精确定位的准确率，缩短查找故障点的时间，减少由于海缆故障造成的经济损失。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为拖曳船的行进图；
图3为潜水测深仪8的测试示意图；
图4为本发明的流程图。
其中，1为海缆绝缘测试仪、2为直流高压大电流发生器、3为TDR脉冲时域反射测试仪、4为海缆脉冲发生器、5为海缆脉冲探测接收器、6为GPS定位仪、7为潜水探测棒、8为潜水测深仪、9为水下高清摄像头、10为数据采集单元、11为数据存储单元、12为数据处理单元、13为海缆故障定位单元、14为计算机、15为数据连接线、16为水下数据传输线、17为交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***包括海缆脉冲探测接收器5、GPS定位仪6、潜水探测棒7、潜水测深仪8、水下高清摄像头9、水下数据传输线16、数据采集单元10、数据存储单元11、数据处理单元12、海缆故障定位单元13、计算机14、数据连接线15、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的绝缘性进行测试的海缆绝缘测试仪1、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行加压升流的直流高压大电流发生器2、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行预定位测试的TDR脉冲时域反射测试仪3以及用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行脉冲放电的海缆脉冲发生器4；
海缆脉冲探测接收器5、GPS定位仪6、潜水探测棒7、潜水测深仪8及水下高清摄像头9通过水下数据传输线16与数据采集单元10相连接，数据采集单元10的输出端与数据存储单元11及数据处理单元12相连接，数据处理单元12的输出端与海缆故障定位单元13相连接，计算机14通过数据连接线15与数据存储单元11、数据处理单元12及海缆故障定位单元13相连接。
参考图4，本发明所述的长距离高压海底电缆故障精确定方法包括以下步骤：
1)利用海缆绝缘测试仪1对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17进行绝缘测试，当测量得到的绝缘测试值小于预设值(10Ω)时，则转至步骤3)，当测量得到的绝缘测试值大于预设值时，则转至步骤2)；
2)利用直流高压大电流发生器2对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17加压升流，对故障点进行烧蚀，当电压由升高转为降低时，则停止加压，然后再利用海缆绝缘测试仪1对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17进行绝缘测试，使得测量得到的绝缘测试值小于预设值，然后再转至步骤3)；
3)使用TDR脉冲时域反射测试仪3对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行预定位测试，得故障点至测试点的海缆长度；
4)使用GPS定位仪6对测试点的位置进行定位，得测试点的位置信息；
5)使用海缆脉冲发生器4对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行脉冲放电；
6)利用海缆脉冲探测接收器5对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的故障点进行定位。
参考图2，步骤6)的具体操作为：
61)海缆脉冲探测接收器5的探棒平行海平面、垂直海缆走向穿越交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17，以初步确定交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的位置，探棒由远逐渐靠近交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17时，海缆脉冲探测接收器5收到的信号逐渐增强，当探棒在交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17正上方通过时，海缆脉冲探测接收器5接收到的信号最强，海缆脉冲探测接收器5将收到的信号传输给数据采集单元10，再将数据存储单元11进行存储，同时已经数据处理单元12进行处理，以确定信号最强点位置，然后将信号最强点位置发送给计算机14；同时GPS定位仪6对信号最强点位置的经纬度信息，并发送给计算机14；
62)拖曳船沿交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17向故障点方向以S形航线前进，边采点边靠近故障点，同时计算机14对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的测试路由与原初始路由进行对比修正，得当前测试点距离TDR脉冲时域反射测试仪3测试点的长度，从而得到测试点距离故障点的距离；
当拖曳船距离故障点越来越近时，“S”的跨度可小一点，测试点到达故障点且以“S”形航线的方式没有采到海缆位置时，即表示拖曳船已超过断头，此时可反方向小跨度以“S”形航线采海缆位置。
7)当海缆脉冲探测接收器5测试到的故障点与交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆17的实际路由及故障距离重合后，则拖曳船停驶，潜水员携带潜水探测棒7、潜水测深仪8及水下高清摄像头9进入水底进行实际勘测；
其中，潜水员将潜水测深仪8水平置于海底，拖曳船上操作人员根据红绿黄三条波形判断并指挥潜水员操作，如图3所示，红绿黄分别代表仪器头部尾部及中间，当潜水测深仪8离海缆正上方较远红绿缓慢变化，潜水测深仪8向红绿线中值大的所代表的方向移动，直至红绿线分别出现哑点，两哑点中间即为海缆正上方，在海缆上方将潜水测深仪8竖立，如图3所示，用黄线哑点矫正位置，仪器在180°范围缓慢转动，通过计算机14进行处理，埋深最小读数为海缆埋深值。
8)测试结果通过水下数据传输线16传输给数据采集单元10，利用计算机14对勘测结果进行分析判断。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，包括海缆脉冲探测接收器(5)、GPS定位仪(6)、数据采集单元(10)、数据处理单元(12)、海缆故障定位单元(13)、计算机(14)、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的绝缘性进行测试的海缆绝缘测试仪(1)、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行加压升流的直流高压大电流发生器(2)、用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行预定位测试的TDR脉冲时域反射测试仪(3)以及用于对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行脉冲放电的海缆脉冲发生器(4)；
海缆脉冲探测接收器(5)及GPS定位仪(6)与数据采集单元(10)相连接，数据采集单元(10)的输出端与数据处理单元(12)相连接，数据处理单元(12)的输出端与海缆故障定位单元(13)相连接，计算机(14)与数据处理单元(12)及海缆故障定位单元(13)相连接。
2.根据权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，海缆脉冲探测接收器(5)及GPS定位仪(6)通过水下数据传输线(16)与数据采集单元(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，计算机(14)通过数据连接线(15)与数据处理单元(12)及海缆故障定位单元(13)相连接。
4.根据权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，还包括潜水探测棒(7)及潜水测深仪(8)，潜水探测棒(7)及潜水测深仪(8)经水下数据传输线(16)与数据采集单元(10)相连接。
5.根据权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，还包括水下高清摄像头(9)，水下高清摄像头(9)经水下数据传输线(16)与数据采集单元(10)相连接。
6.根据权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，其特征在于，还包括数据存储单元(11)；数据采集单元(10)及计算机(14)与数据存储单元(11)相连接。
7.一种长距离高压海底电缆故障精确定位方法，其特征在于，基于权利要求1所述的长距离高压海底电缆故障精确定位***，包括以下步骤：
1)利用海缆绝缘测试仪(1)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)进行绝缘测试，当测量得到的绝缘测试值小于预设值时，则转至步骤3)，当测量得到的绝缘测试值大于预设值时，则转至步骤2)；
2)利用直流高压大电流发生器(2)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)加压升流，对故障点进行烧蚀，当电压由升高转为降低时，则停止加压，然后再利用海缆绝缘测试仪(1)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)进行绝缘测试，使得测量得到的绝缘测试值小于预设值，然后再转至步骤3)；
3)使用TDR脉冲时域反射测试仪(3)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行预定位测试，得故障点至测试点的海缆长度；
4)使用GPS定位仪(6)对测试点的位置进行定位，得测试点的位置信息；
5)使用海缆脉冲发生器(4)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行脉冲放电；
6)利用海缆脉冲探测接收器(5)对交联聚乙烯绝缘材料三相统包型海底高压电缆(17)的故障点进行定位。
8.根据权利要求7所述的长距离高压海底电缆故障精确定位方法，其特征在于，预设值为10Ω。
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