復(fù)合海底電纜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)用。采油平臺通過海纜并網(wǎng)以后，海底電纜的穩(wěn)定運(yùn)行不僅關(guān)系到井口平臺的生產(chǎn)，同時關(guān)系到整個電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。由于海底電纜的特殊運(yùn)行環(huán)境，無法進(jìn)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(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測對保證采油平臺的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重

2、要意義。
　　生產(chǎn)海纜時，廠家至少保留了20％以上的冗余光纖，可以利用復(fù)合海纜中冗余的光纖，采用光纖布里淵散射原理實(shí)施分布式監(jiān)測海纜的溫度及應(yīng)力變化。這種利用復(fù)合海纜中的光纖，不改變現(xiàn)有的海纜結(jié)構(gòu)，無需增加傳感器，實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)實(shí)時監(jiān)測，可以預(yù)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(fù)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(shè)備的參數(shù)性能，并提出了上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要求和思路

3、。詳細(xì)闡述了布里淵散射應(yīng)用于海纜溫度監(jiān)測、形變監(jiān)測的理論基礎(chǔ)。并利用有限元理論在ANSYS環(huán)境中建立了海纜溫度場、應(yīng)力場模型，對系統(tǒng)各相參數(shù)、閾值進(jìn)行了仿真計(jì)算。并在模擬運(yùn)行環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，對參數(shù)進(jìn)行了修正。
　　在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)上位機(jī)軟件的總體方案，并進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件在LabWindows/CVI下開發(fā)完成，實(shí)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(shù)和基于線程安全隊(duì)列及線

4、程鎖的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制，提高程序響應(yīng)速度，滿足系統(tǒng)實(shí)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?，有效解決了數(shù)據(jù)傳輸問題。借助數(shù)據(jù)庫技術(shù)，設(shè)計(jì)了光纖溫度數(shù)據(jù)到電纜導(dǎo)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(jìn)行了研究與實(shí)現(xiàn)，解決了系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式、歷史查詢等關(guān)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(yùn)行并獲得連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文對監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行