110kV海底电力电缆在线综合监测新技术应用研究

论文摘要

电网的安全运行是建设坚强智能电网的前提,舟山嵊泗联网工程110kV海底电力电缆工程作为舟山向嵊泗县供电的电力生命线,海底电缆的安全可靠经济运行显得尤其重要。由于海底电缆全长超过30公里,传统的监测手段已无法实现全天候监测和全程管理海底电缆的需要。本文提出的110kV海底电缆在线综合监测新技术应用研究依托于嵊泗联网工程,有效解决了对长距离海底电缆实时监测的难题,实现在线监测智能化与集约化。本文结合工程实际,研究110kV海底电力电缆在线综合监测新技术,新技术利用海底电缆内置的光纤,基于布里渊散射光时域分析和激光干涉原理,设计了海底电缆在线综合监测系统,监测系统由扰动、温度监测主机及前、末端传感单元、引导缆和光电复合海缆构成,实现对海底电缆的扰动监测、长距离温度、应力监测、载流量监测、海缆故障自检监测。在此基础上制订完整而系统的试验实施方案,包括室内试验、委托试验与现场试验,为检验海缆综合监测系统的实际效果提供依据。本文的主要工作和成果如下:1、提出基于激光干涉原理和布里渊散射光时域分析技术的海底电缆在线综合监测系统,分析了系统的总体架构。2、设计基于光纤干涉仪结构的分布式光电复合海缆安全防护系统,对系统各部分的原理及其联系进行详细的分析,达到对有威胁事件进行预警、报警及定位的效果。3、设计基于BOTDA技术的海底电缆安全状况在线监测系统,详细分析了系统内部各子系统及模块的工作原理,完成光学模块设计、硬件电路设计等工作,根据搭建的实验平台测试结果,在50km光纤尾端温度精度可达±1℃,技术指标达到国际先进水平。4、制订完整而系统的试验实施方案,落实系统对于海缆登陆点终端塔下的建设方式。5、对本课题的研究工作进行阶段性总结,提出本系统下一步的工作方向。本课题的研究成果将作为水下供电线路及长距离线路一种有效地监测方法,形成的数据库将为线路的设计、运行提供参考与新的思路,提高线路的可靠性、安全性及使用寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究与发展现状
• 1.2.1 智能电网的特点与现状
• 1.2.2 海底电缆扰动监测技术
• 1.2.3 海底电缆温度和应力监测技术
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 第2章 基于光纤干涉和BOTDA的海缆在线综合监测系统
• 2.1 基于光纤干涉的分布式光电复合海缆安全防护技术
• 2.2 基于BOTDA的海底电缆安全状况在线监测技术
• 2.3 基于光纤干涉和BOTDA的海缆在线综合监测系统
• 第3章 分布式光电复合海缆安全防护系统设计
• 3.1 分布式光电复合海缆安全防护系统组成
• 3.1.1 系统框架
• 3.1.2 传感子系统
• 3.1.3 控制子系统
• 3.2 分布式光电复合海缆安全防护系统设计
• 3.3 安全防护系统的性能试验
• 第4章 海底电缆安全状况在线监测系统设计
• 4.1 海底电缆安全状况在线监测系统组成
• 4.1.1 系统框架
• 4.1.2 BOTDA信号处理子系统
• 4.1.3 BOTDA传感子系统
• 4.1.4 BOTDA系统光路图
• 4.2 海底电缆安全状况在线监测系统设计
• 4.2.1 系统光器件选型及测试
• 4.2.2 数据采集等硬件电路设计
• 4.2.3 核心算法分析及代码编写
• 4.2.4 系统软件界面设计
• 4.2.5 实验平台搭建及性能初测
• 第5章 试验计划和监测方案
• 5.1 监测技术的其它研究
• 5.1.1 海缆载流量计算分析
• 5.1.2 光缆故障自检系统分析
• 5.2 试验计划
• 5.2.1 扰动定位试验
• 5.2.2 温度测量试验
• 5.2.3 温度报警响应时间测试
• 5.2.4 温度报警定位试验
• 5.2.5 应力测量试验
• 5.2.6 光纤断线故障试验
• 5.2.7 低温运行试验
• 5.2.8 交变湿热运行试验
• 5.2.9 恒定湿热耐久试验
• 5.2.10 载流量计算试验
• 5.2.11 现场试验－海缆扰动
• 5.2.12 现场试验－单模单光纤温度测量
• 5.2.13 现场试验－LEAF光纤温度与应力同时测量
• 5.2.14 现场试验－载流量计算
• 5.3 依托工程监测方案
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果