专利名称：一种海底电缆断点探测方法
技术领域：
本发明涉及一种海底电缆检测领域，特别是一种海底电缆断点探测方法。
背景技术：
我国海岸线漫长，领海面积广阔，岛屿和海上工作平台众多，海底电缆对保障海岛居民的生产生活和海上工作平台正常运行起关键作用。随着海洋开发利用活动的日益增加，海底电缆受落锚、抛锚、渔业捕捞、船只拖拽、岸基作业等破坏时有发生，断缆事故频繁出现。由于船舶拖拉和海水冲刷等因素的影响，导致海底电缆发生移位，对海底电缆断点的准确定位以及断缆线头的打捞困难，影响了事故抢修和损失理赔。目前在海洋勘测领域，探测及搜寻海底表面及海底表面以下物体的技术主要有以下几种侧扫声纳、三维地貌仪、浅地层剖面仪及磁力仪。对于埋藏在海底表面 以下的海底电缆，侧扫声纳和三维地貌仪均无能为力，而通常的浅地层剖面仪对于直径在IOcm左右的海底电缆探测效果较差。对于探测及搜寻海底电缆，目前主要依靠磁力仪通过探测磁场异常来进行定位，但对于断裂的海底电缆，由于其产生的磁场异常有限，单纯靠磁力仪探测断点不但工作量大，而且容易受海底铁磁物体及海底电缆埋深的影响，很难保证探测的准确性，甚至探测不到目标。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种对海底电缆断点位置进行准确定位的海底电缆断点探测方法。一种海底电缆断点探测方法，其具体步骤如下1)利用时域反射技术、对海底电缆断点进行理论上定位；2)在海底电缆登陆点，利用直流电源、海底电缆铜芯及海水构造直流回路，以增强海底电缆周围磁场的异常分布；3)利用磁力仪在海底电缆断点理论位置周围进行磁场扫描探测，根据磁异常分布判断断点位置。本发明通过时域反射技术，初步断定海底电缆断点的理论位置，而后通过构筑包含断点理论位置在内的海底电缆直流回路，利用通电的海底电缆磁场异常与未通电的海底电缆及断点处的磁场情况，通过海上磁力仪实测，根据磁场异常分布，确定海底电缆断点实际位置，从而为海底电缆断点打捞提供可靠依据。所述的海底电缆断点探测方法还包括在步骤I中利用自动船舶识别系统AIS帮助确定断点的理论位置。自动船舶识别系统AIS可以记录船舶历史航迹，若船舶锚挂使得海底电缆断裂，可根据AIS记录判断海底电缆断点大致位置，因而可更加准确地确定断点的理论位置。所述的时域反射技术或者是电时域反射技术TDR,或者是光时域反射技术0TDR、或者是布里渊光时域反射技术B0TDR、或者是拉曼光时域反射技术R0TDR。具体的时域反射技术的选用根据海底电缆的具体型号选择对应的反射技术。直流电源、海底电缆铜芯及海水构造直流回路的方式为当海底电缆登陆点一侧无地线时，由直流电源、未断裂相缆及断裂相缆构成直流回路。这种形式的直流回路适用于海底电缆三相三缆铺设方式。当海底电缆登陆点一侧有地线时，由直流电源、地线及断裂海底电缆构成直流回路。直流电源电压可以调整，以控制海底电缆中电流大小。判断海底电缆产生的磁场异常及海底电缆的位置，需要结合海底电缆的走向，考虑到地球磁场的磁倾角，当海底电缆南北走向并南北向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆东侧，北南向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆西侧；当海底电缆东西走向并东西向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆北侧，西东向通直流电流时，磁场峰值位于海底电缆南侧。其它方向走向的海底电缆，磁场异常分布为上述几种情况的折中。
综上所述的，本发明相比现有技术有如下优点本发明通过时域反射技术，参照自动船舶识别系统AIS确定海底电缆断点的理论位置，根据登陆点实际情况构造直流回路，增强海底电缆磁场异常，通过海上磁力仪实测，根据磁场异常分布，可确定海底电缆断点实际位置，从而可为海底电缆断点打捞提供可靠依据。


图I海底电缆直流回路I示意图。图2海底电缆直流回路2示意图。标号说明I地线2直流电源3海底电缆铜芯4海底电缆断裂处5海底电缆登陆点6海底电缆未断裂相缆。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。实施例I一种海底电缆断点探测方法，其分为三步I)当海底电缆发生断裂时，首先利用电时域反射技术TDR，以及船舶自动识别系统AIS，确定断点理论上的位置；当采用电时域反射技术TDR时，通过对海底电缆发射窄脉冲，根据电脉冲发射和电脉冲从断点反射回来的时间间隔，确定海底电缆断点理论上的位置。如果海底电缆是光电复合海底电缆，还可以采用光时域反射技术，例如光时域反射技术0TDR、布理渊光时域反射技术B0TDR、拉曼光时域反射技术R0TDR，通过光脉冲发射与光脉冲从断点反射回来的时间间隔，来确定断点理论上的位置。从断点到脉冲入射端电缆或光纤的长度如公式(I)所式L=T · v/2(I)公式(I)中，L表示从断点到脉冲入射端电缆或光纤的长度，T表示从脉冲入射到反射信号从断点处返回脉冲入射端的时间间隔。当采用电时域反射技术时，V表示脉冲在电缆芯中传播速度，ν = 1/., μ和ε分别表示海底电缆芯线周围绝缘材料的磁导率和介电常数。当海底电缆为光电复合型时，可采用光时域反射技术时，则V表示光脉冲在光纤中传播速度，V=c/n, C表示光在真空中传播速度，η表示光纤纤芯折射率。自动船舶识别系统AIS可以记录船舶历史航迹，若船舶锚挂使得海底电缆断裂，可根据AIS记录判断海底电缆断点大致位置。2)当海底电缆登陆点5—侧有地线时，由直流电源、地线及断裂海缆构成直流回路，如图I所示，以增强海底电缆产生的磁场。直流电源电压可以调整，以控制海底电缆中电流大小。其具体电路如图I由海底电缆登陆点侧的地线I、直流电源2、海底电缆铜芯3及海底电缆断裂处4的电缆铜芯通过海水接地构成。当海底电缆登陆点一侧无地线时，可由直流电源、海底电缆未断裂相缆6及断裂相缆构成直流回路，如图2所示，以增强海底电缆产生的磁场。这种直流回路适合于海底电缆三相三缆铺设方式，直流电源电压可以调整，以控制海底电缆中电流大小。
3)根据步骤I)所确定海底电缆断点理论上的位置，利用磁力仪在断点周围进行磁场扫描探测。对于图I所示回路，在通电的海底电缆上方磁场异常较强，而断点处和剩余未通电海底电缆上方磁场异常较弱。根据磁场异常分布判断断点位置，若没发现断点，则扩大探测范围，直至探测到断点为止。对于图2所示回路，在断点两端的海底电缆上方磁场异常较强，而断点处磁场异常较弱。海底电缆断裂后，断点两端的两段海底电缆因电缆移位走向通常不同，根据磁场异常分布特点判断断点位置，若没发现断点，则扩大探测范围，直至探测到断点为止。本实施例未述部分与现有技术相同。实施例2所述的海底电缆若为光电复合型的，时域反射技术米用光时域反射技术0TDR、或布里渊光时域反射技术B0TDR、或拉曼光时域反射技术ROTDR中的任一种。本实施例未述部分与实施例I相同。
权利要求
1.一种海底电缆断点探测方法，其特征在于其具体步骤如下1)利用时域反射技术、对海底电缆断点进行理论上定位；2)在海底电缆登陆点利用直流电源、海底电缆铜芯及海水构造直流回路，以增强海底电缆周围磁场的异常分布；3)利用磁力仪在海底电缆断点理论位置周围进行磁场扫描探测，根据磁异常分布判断断点位置。
2.根据权利要求I所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于所述的海底电缆断点探测方法还包括在步骤I中利用自动船舶识别系统AIS帮助确定断点的理论位置。
3.根据权利要求2所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于所述的时域反射技术或者是电时域反射技术TDR，或者是光时域反射技术OTDR、或者是布里渊光时域反射技术BOTDR、或者是拉曼光时域反射技术ROTDR。
4.根据权利要求3所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于直流电源、海底电缆铜芯及海水构造直流回路的方式为当海底电缆登陆点一侧无地线时，由直流电源、未断裂相缆及断裂相缆构成直流回路。
5.根据权利要求3所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于当海底电缆登陆点一侧有地线时，由直流电源、地线及断裂海底电缆构成直流回路。
6.根据权利要求4或5所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于直流电源电压为可调整的变化式电压，以控制海底电缆中电流大小。
7.根据权利要求6所述的海底电缆断点探测方法，其特征在于判断海底电缆产生的磁场异常及海底电缆的位置，需要结合海底电缆的走向，考虑到地球磁场的磁倾角，当海底电缆南北走向并南北向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆东侧，北南向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆西侧；当海底电缆东西走向并东西向通直流电流时，磁场峰值点位于海底电缆北侧，西东向通直流电流时，磁场峰值位于海底电缆南侧，其它方向走向的海底电缆，磁场异常分布为上述几种情况的折中。
全文摘要
本发明公开了一种海底电缆断点探测方法，其具体步骤如下1)利用时域反射技术、对海底电缆断点进行理论上定位；2)在海底电缆登陆点，利用直流电源、海底电缆铜芯及海水构造直流回路，以增强海底电缆周围磁场的异常分布；3)利用磁力仪在海底电缆断点理论位置周围进行磁场扫描探测，根据磁异常分布判断断点位置。本发明的优点在于本发明通过时域反射技术，参照自动船舶识别系统AIS确定海底电缆断点的理论位置，根据登陆点实际情况构造直流回路，增强海底电缆磁场异常，通过海上磁力仪实测，根据磁场异常分布，可确定海底电缆断点实际位置，从而可为海底电缆断点打捞提供可靠依据。
文档编号G01R31/08GK102809713SQ20121027255
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者吴飞龙, 连庆文, 陈亦凡, 何莆, 汤明文, 杨志, 李永倩, 吕安强, 赵丽娟, 吴振国, 郭靖源 申请人:国家电网公司, 福建省电力有限公司, 福建省电力有限公司福州电业局, 华北电力大学(保定)