基于电场法的海底光缆故障定位技术的研究

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1、2008年第6期电线电缆2008年12月No．62008ElectricWire&CableDec．，2008基于电场法的海底光缆故障定位技术的研究刘佳，周学军，王京娟(海军工程大学，湖北武汉430033)摘要：讨论了基于电场法的海底光缆故障定位技术的基本原理，研究前建立了海底光缆故障点电位分布的数学模型，用MATLAB软件仿真，得出了直观的电位分布情况，给出了电场法探测海缆的基本方法。关键词：海底光缆；故障；定位；电场法；电位分布；数学模型中图分类号：TN818；TM206文献标识码：A文章编号：1672-6901(2008)06~032—03StudyontheFaultLo

2、cationTechniqueforSubmarineOpticFiberCablesBasedontheElectricFieldMethodLIUJia．etal(NavyEngineeringUniversity，Wuhan430033，China)Abstract：TheprincipleofthefaultlocationtechniqueforsubmarineopticfibercablesbasedontheelectricfieldmethodwasdisCUssed．Beforethestudy．amathematicalmodelfortheelectric

3、potentialdistributionofthefaultsonthesubmarineopticfibercableswasestablished．Basedonthismodel，avisualdistributionoftheelectricpotentialwasobtainedusingtheMATLABsoftware．Abasicapproachtodetectsubmarinecablesbasedontheelectricfieldmethodwaspresented．Keywords：submarineopticfibercable；fault；locat

4、ion；theelectricfieldmethod；electricpotentialdistribution；mathematicalmodel091言接地。所以电场法能够定位大多数海缆故障。2电位分布模型的建立海底光缆(以下简称海缆)故障精确定位技术是海缆维修的关键技术⋯。它关系到是否能在复2．1主要符号说明杂的海上环境快速地找到故障点，打捞故障海缆完、、，——分别为海水、空气和海床的电导成修复工作。目前，海缆故障精确定位技术大多是率；基于磁场的，是利用对故障点附近磁场的测量来达——加在海缆缆芯内导体的电流；到定位的。而基于电场测量也是可以对海缆故障进——海缆所在海域的海深

5、；行精确定位。d——海缆故障点水下深度；‘p——海水中某点的电位。1基本原理2．2模型设计基于电场法的海缆故障定位技术的基本原理：模型从以下几个方面假设和考虑：在海缆的导体中通人恒定的直流电流，该电流将在(1)将故障点电流看作是在海水中以故障点为海缆故障点处发生泄漏，并在故障点附近海水中形起始点，向四周发散流动的恒定电流，这就是产生电成电场，通过对该电场产生的电位进行测量，即可完场的源。成故障定位。因此需对电位的分布进行建模分析。(2)由于距离源点越远，电场的强度越小，再考海底光缆故障中最为常见是海缆绝缘体故虑现有的电位计的灵敏度，该方法主要适合在浅海障J，是由于外护套和铠装受外

6、力的影响而破损，区探测海缆故障。对于浅海，则需要考虑的是空气、导致海底光缆缆芯内的导体与海水形成回路而直接海水和海床三层介质空间，现假设海面和海底面都是平面，且相互平行。(3)不考虑压力、温度和盐度等对海水电导率收稿日期：2008—05—13作者简介：刘佳(1984一)，男，在读研究生．的影响，认为海水是电导率处处相等的介质。海底作者地址：湖北武汉市解放大道717号[430033]没有淤泥等其他与海床电导率不同的介质。2008年第6期电线电缆2008年12月No．62008ElectricWire&CableDec．，2008(4)不管海缆是否敷埋，都假设海缆故障点是和海深h是不

7、变的。加在海缆导体上的电流也不完全位于海水中，且不考虑海缆本身对电场的影响。变。为了仿真方便，不妨暂取h=d=100m，，=1(5)不考虑地磁场和海浪对电场的影响。mA，1：3S／m，2=0S／m，y3=0．003S／m。那么，综合以上，计算电位分布模型看作是有一点电就只有测点的深度z和距离(半径)r与电位分布相流源位于三层均匀介质中，图1为模型的示意图。关。2．4．1电位与距离r的关系———————．——————兰—二—]r—————————————一海滞平下面叫图2为用MAT