一种基于DAS目标感知技术电缆线路防破坏监控系统及方法与流程

本发明具体涉及电缆保护，具体是一种基于das目标感知技术电缆线路防破坏监控系统及方法。

背景技术：

1、海底电缆是用绝缘材料包裹的导线，敷设在海底及河流水下，用于电信传输。现代的海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。海缆分海底通信电缆和海底电力电缆。海底通信电缆主要用于通讯业务，费用昂贵，但保密程度高。海底电力电缆主要用于水下传输大功率电能，与地下电力电缆的作用等同，只不过应用的场合和敷设的方式不同。由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程，从环境探测、海洋物理调查，以及电缆的设计、制造和安装，都应用复杂技术，因而海底电缆的制造厂家在世界上为数不多，主要有挪威、丹麦、日本、加拿大、美、英、法、意等国，这些国家除制造外还提供敷设技术。

2、分布式光纤传感是近年来发展非常迅速的技术，它利用激光在光纤中传输的后向散射光来进行传感，能够测量如温度、应变、磁场等，主要包括基于后向拉曼散射的分布式光纤温度传感技术、基于后向布里渊散射(测量布里渊频移)的分布式光纤温度应变传感技术、基于后向瑞利散射的分布式光纤声波传感系统。后两者由于采用单模光纤、监测距离长、无需供电，已经应用在海缆监测中。das基于瑞利后向散射光，能够实时监测光纤的微小振动信号，非常适合海底光缆(包括海底光电复合缆)长距离线性设备的应用；

3、由于海缆及其分支单元中无法安装遥测和遥信模块，因此其相对陆地电网具有较低的可观测性，而特殊的地理位置又使其具有较低的可达性且容易被破坏，导致其监测难度大，监测不及时，从而延长了维修周期。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于das目标感知技术电缆线路防破坏监控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的由于海缆及其分支单元中无法安装遥测和遥信模块，因此其相对陆地电网具有较低的可观测性，而特殊的地理位置又使其具有较低的可达性且容易被破坏，导致其监测难度大，监测不及时，从而延长了维修周期的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于das目标感知技术电缆线路防破坏监控系统，包括：

4、数据采集模块，用于实时采集缆系海底观测网的状态数据，所述状态数据包括基于海缆的电网参数和以及基于海底设备的实时数据；

5、负载管理模块，用于控制海底设备各负载的供电通断；还用于调节缆系海底观测网的输入功率，获取海底设备各负载基于该输入电压的实时数据以及将海底设备各负载的实时数据与其对应的阈值相比较，当实时参数超过其对应的阈值时，判断具有该实时参数的海底设备负载处于异常状态；

6、故障分析模块，用于调节缆系海底观测网的输入功率至低功率，切换主干海缆、分支单元以及分支海缆段的继电器状态，并在同时监测输出电流的变化值，当切换某一海缆段的继电器状态的同时电流变化值发生异常时，判断该海缆段为故障点。

7、作为本发明进一步的方案电网参数包括缆系海底观测网中各海缆段的长度及其单位长度海缆参数、海底电网的拓扑结构以及保护和报警阈值；实时数据包括海底设备负载的开关状态量以及电压值和电流值。

8、作为本发明再进一步的方案：所述缆系海底观测网用于将较为充裕的电能从陆地持续输送给分布在海底的大量设备，包括海岸基站、光电复合通信海缆网络、水下基站和观测平台，海岸基站内的高压直流远供设备将陆地电网提供的工频交流电能变换为恒定电压的高压直流电能后，光电复合通信海缆网络通过主干海缆、主干海缆的分支单元以及分支海缆输送给各个水下基站。

9、作为本发明再进一步的方案：基于海缆的电网参数采用基于分布式光纤声波传感技术的数据采集系统获取，该数据采集系统包括激光器、声光调制器、edfa放大器、环形器、耦合器、探测器、采集卡和工控机。

10、作为本发明再进一步的方案：所述数据采集系统获取的线路信号为：

11、xk＝{xki(i＝1,λn)}

12、其中，xk为第k个采集周期采集得到的线路信号，n表示数据空间的采集长度，沿时间轴进行累积，构建一个n维空间、t维时间的时空信号响应矩阵aa＝{xki(k＝1,λ,t)；i＝1,λ,n}。

13、作为本发明再进一步的方案：还包括有数据存储模块，所述数据存储模块用于存储缆系海底观测网的状态数据以及该状态数据的历史值，所述数据存储模块与数据采集模块、负载管理模块以及故障分析模块连接。

14、一种基于das目标感知技术电缆线路防破坏监控方法，包括以下步骤：

15、s10、实时采集缆系海底观测网的状态数据，所述状态数据包括基于海缆的电网参数和以及基于海底设备的实时数据；

16、s20、基于状态数据判断缆系海底观测网的运行状态，当运行状态异常时判断海底设备负载是否处于异常状态，若是，进行负载报警，否则，进行步骤s30；

17、s30、当海底设备负载处于正常工作状态时，缆系海底观测网的海缆处于异常状态，对处于异常状态的海缆段进行定位，以确定故障点。

18、作为本发明再进一步的方案：步骤s20中，判断海底设备负载是否处于异常状态的方法，包括以下步骤：

19、s21、调节缆系海底观测网的输入功率；

20、s22、获取海底设备各负载基于该输入电压的实时数据；

21、s23、将海底设备各负载的实时数据与其对应的阈值相比较，当实时参数超过其对应的阈值时，判断具有该实时参数的海底设备负载处于异常状态并进行负载报警，否则进行步骤s30。

22、作为本发明再进一步的方案；步骤s20中，还包括有负载管理方法，包括以下步骤：

23、步骤一、当海底设备负载启动前，获取电网系统的实时测量值，并分析该负载启动后电网的稳定性；

24、步骤二、判断该负载是否满足稳定性约束，若是，启动所述负载，否则，进行步骤三；

25、步骤三、基于负载管理算法优化电网功率分配。

26、作为本发明再进一步的方案；步骤s30中，对处于异常状态的海缆段进行定位，以确定故障点的方法，包括以下步骤：

27、s31、调节缆系海底观测网的输入功率至低功率，此时，所有的水下基站的设备负载均处于停止运行状态，高压直流远供设备的输出电流综合约等于故障电流值；

28、s32、切换主干海缆、分支单元以及分支海缆段的继电器状态，并在同时监测输出电流的变化值；

29、s33、当切换某一海缆段的继电器状态的同时电流变化值发生异常时，判断该海缆段为故障点。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于分布式光纤声波传感技术实时采集缆系海底观测网的状态数据，根据采集得到的状态数据判断缆系海底观测网的运行状态，当运行状态异常时判断海底设备负载是否处于异常状态，当海底设备负载处于正常状态时判定缆系海底观测网的海缆处于异常状态，通过观测海缆段的继电器状态的电流变化值对处于异常状态的海缆段进行定位，以确定故障点，从而快速确定海缆的故障位置，以便对故障海缆进行更换和维修，有效防止了海缆线路受到破坏，确保了海缆线路的稳定性。