復合海底電纜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應用研究.pdf

1、近年來海洋采油平臺數(shù)量不斷增加，海底電纜數(shù)量隨之增多。至2012年渤海區(qū)域擁有海底電纜78條，約447公里。隨著油田開發(fā)及電站并網(wǎng)等工作的需要，將有更多的海底電纜投入應用。采油平臺通過海纜并網(wǎng)以后，海底電纜的穩(wěn)定運行不僅關系到井口平臺的生產，同時關系到整個電網(wǎng)的可靠運行。由于海底電纜的特殊運行環(huán)境，無法進行常規(guī)巡檢，缺乏有效的安全管理措施。一旦突發(fā)事故，損失巨大。所以對日益增加的海底電力電纜進行在線狀態(tài)監(jiān)測對保證采油平臺的正常運轉具有重

2、要意義。
　　生產海纜時，廠家至少保留了20％以上的冗余光纖，可以利用復合海纜中冗余的光纖，采用光纖布里淵散射原理實施分布式監(jiān)測海纜的溫度及應力變化。這種利用復合海纜中的光纖，不改變現(xiàn)有的海纜結構，無需增加傳感器，實現(xiàn)在線連續(xù)實時監(jiān)測，可以預先發(fā)現(xiàn)海纜的故障隱患和故障趨勢，防止事故突發(fā)所帶來的被動影響。
　　本文首先提出了復合海底電纜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案，介紹了系統(tǒng)硬件設備的參數(shù)性能，并提出了上位機軟件的設計要求和思路

3、。詳細闡述了布里淵散射應用于海纜溫度監(jiān)測、形變監(jiān)測的理論基礎。并利用有限元理論在ANSYS環(huán)境中建立了海纜溫度場、應力場模型，對系統(tǒng)各相參數(shù)、閾值進行了仿真計算。并在模擬運行環(huán)境中開展實驗，對參數(shù)進行了修正。
　　在此基礎上，本文設計了系統(tǒng)上位機軟件的總體方案，并進行開發(fā)實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件在LabWindows/CVI下開發(fā)完成，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和顯示等功能。在數(shù)據(jù)采集和處理中利用基于線程池的多線程技術和基于線程安全隊列及線

4、程鎖的數(shù)據(jù)保護機制，提高程序響應速度，滿足系統(tǒng)實時性要求。在通信模塊中自定義數(shù)據(jù)傳輸格式并采用Modbus TCP通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕行Ы鉀Q了數(shù)據(jù)傳輸問題。借助數(shù)據(jù)庫技術，設計了光纖溫度數(shù)據(jù)到電纜導體溫度映射的快速查詢方法。對海纜安全狀態(tài)分析算法進行了研究與實現(xiàn)，解決了系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式、歷史查詢等關鍵問題。
　　目前此系統(tǒng)在綏中36-1APP至旅大5-2平臺海纜上投入運行并獲得連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文對監(jiān)測系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)進行