三芯光纤复合海缆接地故障有限元建模与仿真

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

波浪力作用下光纤复合海底电缆动力学有限元分析

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

海缆敷设过程中拉力对缆体影响的有限元分析

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

基于BOTDA的分布式光纤传感技术研究进展

文章阐述了布里渊光时域分析（BOTDA）的原理以及布里渊频移与温度和应变的关系,对目前国内外的研究现状,从研究方法、温度、应变和空间分辨率及测量动态范围等方面进行了详细介绍。分析了国外现有的基于BOTDA技术的商用化产品及具体指标,以及BOTDA技术存在的主要问题。最后给出了基于BOTDA技术的光纤传感技术的应用领域和发展趋势

基于分布式光纤振动传感的海缆锚害故障检测

为了利用分布式光纤振动传感技术进行光纤复合海底电缆（简称为海缆）锚害故障检测,开展了海缆运行现场的锚害试验。用550吨的货船和1 000kg的船锚模拟了锚砸和拖曳事件,用基于相位敏感光时域反射计（Ф-OTDR）技术的分布式光纤振动传感设备对3.3km三芯海缆内的光纤进行了实时监测,获得了海面平静、锚砸和船锚拖曳3种情况下,光纤振动信号的能量和快速傅里叶变换幅度谱在时间和空间上的分布数据,并对其进行了分析。结果表明,海面平静时能量和幅度都很小,锚砸时能量和幅度会产生短时上升且频率成分丰富,船锚拖曳时能产生较长时间的能量和幅度上升,但频率成分较锚砸少。分布式光纤振动传感技术可有效检测锚害故障

XLPE光电复合海底电缆故障类型诊断方法

以某海峡铺设的110kV XLPE（交联聚乙烯）光电复合海底电缆的故障类型检测为目标,提出了一种利用海缆中复合的光纤检测其故障类型的方法。该方法首先使用IEC标准、PSCAD（电力系统计算机辅助设计）软件和ANSYS有限元仿真软件对不同故障时海缆温度进行计算及仿真;然后在不同故障情况下从这类海缆的温度数据中提取出光纤温度数据,分析不同故障时光纤温度变化情况,推导出光纤温度变化与海缆故障类型的关系;最后分析故障点位置不同对光纤温度变化的影响。分析结果表明,该方法可以成功检测出海缆故障类型,对海缆的故障检测具有重要参考价值

基于小波包与神经网络的海底电缆故障诊断

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

光纤复合海底电缆应变测量的数学建模与仿真

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

三芯光纤复合海缆拉伸的有限元建模与仿真

三芯光纤复合海底电缆（简称为"海缆"）在运输、敷设和运行的过程中经常会产生拉伸的机械行为,对其进行拉伸建模仿真,可获得实体试验难以得到的应力、应变等数据。文章通过建立海缆拉伸有限元模型,模拟了海缆的拉伸过程。首先根据海缆拉伸的力学特点对结构进行简化,得到三芯海缆的几何模型;然后对其施加约束及速度载荷,控制沙漏能,仿真轴向拉伸过程;最后对数据进行有效提取和处理,获得海缆的应力与应变,为研究海缆的力学性能、判断海缆工作状态提供了参考