海底電力電纜的應(yīng)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(fù)合海纜相繼出現(xiàn),其重要性進一步提升。光電復(fù)合海纜結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)的發(fā)展,通過對海纜中復(fù)合光纖的溫度/應(yīng)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(fù)合光纖的溫度/應(yīng)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)。本文基于數(shù)值模擬的方法,通過有限元建模計算光電復(fù)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(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)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(fù)合光纖的溫度/應(yīng)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(xué)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(dǎo)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(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1110kVYJQ41×300mm2型海纜結(jié)構(gòu)

2.1海纜結(jié)構(gòu)本文所研究的110kVYJQ41×300mm2海底電纜屬于光電復(fù)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(gòu)....

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

(a)海纜敷設(shè)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(fù)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(gòu)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(yīng)警....

圖2-4熱力學(xué)三類邊界條件

表達式如下：w1＞0,tfr,導(dǎo)熱物體邊界上的溫度分布，f是邊界上關(guān)于位置和時間的函于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)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(yīng)力-應(yīng)變的變化過程

E為材料應(yīng)力，ε為材料應(yīng)變，E為彈性模量。體的塑性變形特點如下：塑性應(yīng)變不可恢復(fù)，其產(chǎn)生是能量的耗散過形階段，材料的應(yīng)變/應(yīng)力關(guān)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(yīng)力和應(yīng)變之間不再一一對應(yīng)，確定應(yīng)力與相應(yīng)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