海底電力電纜的應用已逾百年,近年來集合了電能傳輸、信息通信與傳感等一體化功能的光電復合海纜相繼出現(xiàn),其重要性進一步提升。光電復合海纜結(jié)構復雜、運行環(huán)境惡劣,與傳統(tǒng)電纜相比,其故障率更高、故障類型更多。隨著分布式光纖傳感技術的發(fā)展,通過對海纜中復合光纖的溫度/應變信息進行監(jiān)測進而判斷海纜的運行狀態(tài)已成為研究熱點,越來越多的監(jiān)測系統(tǒng)投入運行,采集了大量布里淵頻移數(shù)據(jù)。到目前為止,基于分布式光纖傳感的海纜在線監(jiān)測系統(tǒng)已基本可對復合光纖的溫度/應變信息進行有效監(jiān)測,但由于海纜在不同的運行條件以及故障情況下相關的診斷特征量較為缺乏,難以形成系統(tǒng)且針對性的海纜故障診斷標準。本文基于數(shù)值模擬的方法,通過有限元建模計算光電復合海纜在正常運行和不同電氣、機械故障狀態(tài)下的熱力學和結(jié)構動力學數(shù)據(jù),提取典型故障類型和故障發(fā)展程度下的光纖特征信息,建立海纜運行狀態(tài)與復合光纖的溫度/應變信息的聯(lián)系,得到了較為全面的反映海纜運行和故障狀態(tài)的定量數(shù)據(jù),作為基于光纖分布式傳感的海纜狀態(tài)診斷判據(jù)的依據(jù)。通過建立海纜熱力學有限元模型,分析了海纜正常狀態(tài)下載流量、環(huán)境溫度、敷埋深度、土壤導熱系數(shù)和對流換熱系數(shù)對光纖溫度的影響。...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1110kVYJQ41×300mm2型海纜結(jié)構

2.1海纜結(jié)構本文所研究的110kVYJQ41×300mm2海底電纜屬于光電復合型電纜，其在輸送電能的同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、分布式光纖傳感等功能，其剖面示意圖如圖2-1(a)所示，主要由纜芯、絕緣系統(tǒng)、阻水護套、緩沖層、鎧裝層和外護套組成[21]。纜芯為圓銅線絞合結(jié)構....

圖2-2基于BOTDR的海纜狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)

(a)海纜敷設示意圖圖2-2基于BOTDR的海為了保障該海纜的安全穩(wěn)定運行，課題組光電復合海纜的立體綜合監(jiān)測系統(tǒng)，主要由基系統(tǒng)、船舶自動識別系統(tǒng)(AIS，AutomaticIde洋磁力儀等部分構成，如圖2-3所示。其中基系統(tǒng)采用分布式光纖測量儀實時監(jiān)測海纜的應警....

圖2-4熱力學三類邊界條件

表達式如下：w1＞0,tfr,導熱物體邊界上的溫度分布，f是邊界上關于位置和時間的函于穩(wěn)態(tài)導熱過程，tw=const，稱為恒溫邊界條件。邊界條件稱為紐曼(Neumann)條件，其給出了邊界表面上各式如下：w20,,tfrn＞....

圖2-5彈塑性材料的受力應力-應變的變化過程

E為材料應力，ε為材料應變，E為彈性模量。體的塑性變形特點如下：塑性應變不可恢復，其產(chǎn)生是能量的耗散過形階段，材料的應變/應力關系是非線性的，所以不能使用疊加原理，卸載的規(guī)律不同，應力和應變之間不再一一對應，確定應力與相應的加載路徑(加載歷史)；載荷作用下，變形體有的部分....

本文編號：4047023