ケーブル総合オンライン監視システムSWLC 8000

一、ケーブルモニタリングの必要性
海底光電ケーブル、臍帯ケーブルは主に大陸、島、海上風力発電場、海洋石油プラットフォーム間の電力供給と通信伝送に用いられる。海底ケーブルは建造費が高いが、洋流、潮汐、船の錨、漁獲設備などの損害を受けたり、電流が大きすぎることによる異常発熱で焼損されたりすることが多い。
ICPC（国際ケーブル保護協会）の統計によると、アンカー被害はケーブル障害の80%以上を占めている。近年、ケーブルの錨害事故が頻発している。2017年3月に福建省にある島の10 kV給電ケーブルが錨掛けによって損傷し、島の1万人以上の住民の電力使用に影響を与え、線路の応急修理時間は6日5泊6日に達し、経済損失は数万人に達した。2010年7月、山東省にある島で110キロボルトの電力供給ラインがタグボートによって切断され、島と内陸電力網の接続が30時間中断された。
世界的に有名な再生可能エネルギー保険会社GCubeが発表した報告書によると、2015年の高圧ケーブルの設置と運営過程で発生した事故は、世界の海上風力発電場が遭遇した高コストの経済損失の最大の原因であり、年間を通じて保険賠償総額は6000万ユーロを超え、前年同期比25%増加した。GCube事業発展部のJatin Sharmaディレクターは、「ケーブルの設置技術と監視技術は引き続き同業界の発展の鍵となるだろう」と述べた。
海底ケーブルは建造費が高く、設置環境が特殊で、ケーブルが損傷した後の経済損失が大きく、修理コストが高く、修復周期が長いため、有効な手段を用いてケーブルの運行状態を監視し、重大な電力供給障害の発生を回避し、特に必要に見える。

二、SWLC 8000ケーブル総合オンラインモニタリングシステムアーキテクチャ
SWLC 8000ケーブル総合オンライン監視システムはケーブルの運行過程に存在する温度過熱、アンカー害などの異常要素に対して、ケーブル内蔵の光ファイバーをセンシング媒体としてリアルタイムに温度、摂動を監視し、直ちにケーブルの異常状況を発見し、AIS船舶識別警報システム、岸基レーダー監視システム及びケーブルの運行状態を分析し、ケーブルの安全に影響する事件に対して警報を出す。ソフトウェアプラットフォーム上でケーブルが位置する海域の船舶の停泊行為をインテリジェントに分析し、停泊船の情報と航行状態を事故賠償の証拠として記録し、文字と音声情報を通じて船舶の航行を通知し、ケーブルの安全運行を確保することができる。

■ケーブル温度監視システム：ケーブルの温度をリアルタイムで監視し、温度異常に対して警報と位置決めを行い、ケーブルの長期運行が過熱状態で絶縁老化と絶縁失効を招くことを回避し、ケーブルの安全運行を保障する。
■ケーブル負荷流量評価システム：分布式光ファイバにより測定されたケーブル絶縁層温度によりケーブル芯線温度を計算し、ケーブルにより許可された最大負荷流量を評価し、ケーブルの動的な増容、電力スケジューリングに決定根拠を提供し、ケーブルの使用寿命を延長する。
■ケーブル外乱監視システム：ケーブル上の外乱をリアルタイムで監視し、船のアンカー落下振動とケーブル掛け引きによるケーブル外乱に対して警報と位置決めを行い、ケーブルが受ける可能性のある破壊に対して事前に警報を出し、ケーブルが破壊されないようにする。
■AIS船舶識別警報システム：過去の船舶情報をリアルタイムに受信し、電子海図を結合して船舶の位置、針路、航行速度などを予審し、船がケーブルエリアに滞在したり、立ち往生しないように事前に警告する。船の情報を記録し、後続の事故クレームに証拠を提供する。
■ケーブル故障オンライン警報と測位システム：ケーブル線路の絶縁状態をリアルタイムで監視し、故障点を正確に測位し、これまで運行・メンテナンスに困っていた人員の故障警報と測位の難題を解決し、ケーブルの安定運行を保障する。
■ビデオ監視システム：海事レーダーの効果的な補充、ケーブルの安全を脅かす疑いのある船舶が発見された場合、直ちに通報して撮影し、事件の発生時間、場所を記録し、容疑のある対象船舶を自動的に追跡する。
■岸基レーダー監視システム：ケーブル警戒区域内の過去の船舶の動態航行情報をリアルタイムでスキャンし、監視し、特にAISシステムを設置していないまたはオープンしている船舶は、監視区域内の船舶の全方位、全天候、無盲点、無脆弱性の動態監視を実現する。
■埋込み深さと裸浸出浸出モニタリング：光ファイバー温度と振動センシング技術を用いてケーブル埋込み深さと裸浸出浸出モニタリングを行い、リアルタイムでケーブル埋込み深さの変化を計算すると同時に、さらに予測リスク評価を行い、顧客の意思決定に参考を提供する。

三、SWLC 8000ケーブル総合オンライン監視システムプラットフォームソフトウェア

ケーブル総合オンライン監視システムソフトウェアプラットフォームソフトウェアは、ケーブル状態監視、地域船舶監視、設備制御などの機能を一体化している。ケーブル内蔵光ファイバを通じてケーブル温度、積載量及びケーブルがアンカー被害、漁獲作業による異常な摂動を感知し、ケーブル状態の360°オンラインモニタリングを実現する。電子海図を結合して船舶の位置、針路、航行速度などを予審し、ケーブル警戒区域に入った船舶がケーブル区域に滞在したり立ち往生したりしないよう事前に警告し、ケーブルが錨害を受けないようにする。同時に過去の船ごとの情報と航行動態を記録し、後続の事故賠償に証拠を提供する。
ソフトウェア機能
ケーブル総合オンライン監視ソフトウェアは全中国語インタフェースであり、操作インタフェースは友好的である。ソフトウェアはケーブル温度、ケーブル外乱、ケーブル応力、AIS船舶動態などの関連データを記録、動態表示でき、リアルタイムと履歴データに対して調査、削除、バックアップ及び印刷報告書などを行うことができる。

ソフトウェアの特徴
オペレータに対してシステムの複雑な分析、計算の詳細を隠し、警報提示と診断情報を出力する方式を採用し、そして異なる色（緑、黄、赤）を通じて異なる状態を指示し、システムの使い易さを高めた、
システム保守担当者と上級ユーザーに異なる構成権限を割り当て、データレビュー-パラメータ設定-デバイス制御の様々な種類の操作タスクを容易に行うことができるようにします。
オープン統合プラットフォームソフトウェア、裁断可能、拡張可能、第三者メーカーと互換性がある、ソフトウェアは高度な開放性を持ち、国際共通の通信プロトコル（IEC 61850、Modbus TCPなど）を内蔵し、変電所総合自動化システム、電力総合監視システムなどとシームレスに接続することができる。

データストレージ
アラームデータ：アラームの異常が発生し、元のデータを完全に保存する、
長期データ：データに対して圧縮と特徴抽出を行い、故障の発展傾向の把握を実現する。

四、ケーブル温度監視システム
ケーブル内蔵光ファイバを利用してケーブルのリアルタイム温度変化を感知し、光ファイバ測温ホストを通じて温度データを復調し、集中監視コンピュータに転送し、ケーブル温度異常時に直ちに警報し、正確に異常点を位置決めし、ケーブルの長期運行が過熱状態で絶縁老化と絶縁失効を招くことを回避し、ケーブルの安全運行を保障する。
ケーブル温度測定システムは光ファイバー測温ホスト、測温光ファイバー、監視管理ソフトウェア及び関連付属品から構成され、ケーブル沿線のすべての測定点の温度を正確に測定でき、リアルタイムオンライン、測温精度が高く、本質的に安全で、電磁妨害を受けないなどの利点がある。当社は先進的で成熟した光ファイバ測温技術を用いてケーブルの温度を測定し、応力の影響を受けず、測温が正確で、信頼性が高く、最適化された光学復調アルゴリズムによって測定距離は最大100キロに達することができる。

五、ケーブル負荷流量評価システム
先進的な有限要素アルゴリズムを用いて、分布式光ファイバを通じてケーブル絶縁層の温度を測定し、ケーブル構造パラメータ、環境パラメータを結合して、正確にケーブルの芯線温度、許可された最大定常負荷流量を計算し、そしてケーブルが任意の動的負荷流量を負荷する時の芯線温度の変化状況とある応急負荷を負荷する持続可能な最長時間を予測することができる。負荷流量評価システムを配備する意義は：
■ケーブルのリアルタイム温度を連続的にオンラインモニタリングし、ケーブル芯線温度（精度2.0℃）を計算し、ケーブル絶縁層が過熱状態で動作することを効果的に回避し、ケーブルの使用寿命を延長する。
■ケーブルの余剰負荷能力（積載量）をリアルタイムで評価し、スケジューラが将来の負荷配分においてより合理的な意思決定を行うのを支援する。電力供給システムの一部に電力不足が発生した場合、残負荷能力の大きいケーブルを利用して故障した回線の負荷支援を短時間で提供し、電力供給を中断しないことを保証することができる。
■ケーブルの余剰負荷能力を掘削することでケーブルの動的な増容を実現し、送電線建設投資を削減する。

六、ケーブル外乱監視システム
ケーブルに内蔵された単一モード光ファイバを用いてケーブル上の摂動をリアルタイムで監視し、船のアンカー落下振動とケーブル掛け引きによるケーブルの摂動を警報し、正確に位置決めする。システムは同時に複数の船舶による異常な妨害を監視し、早期警報と位置決めを行い、ケーブルが破壊されないようにすることができる。
1、摂動監視原理
ケーブル外乱監視システムは位相敏感光時間領域反射（φ−OTDR）技術を用いて、光ファイバの一端から光パルスを注入し、後方散乱光の干渉強度の変化を検出して外乱の発生の有無を判断する。光ファイバ線路上に外乱が発生すると、対応する位置光ファイバの屈折率が変化し、この位置光位相の変化を招く。光位相の変化はまた後方散乱光の干渉強度の変化を引き起こし、これによって外乱発生の有無を判断することができる。

七、AIS船舶識別警報システム
AIS船舶識別警報システムはケーブル区域の過去の船舶情報をリアルタイムに受信し、電子海図を結合して船舶の位置、針路、航行速度などを予審し、ケーブル警戒区域に入った船舶がケーブル区域に滞在したり立ち往生したりしないよう事前に警告し、ケーブルが錨害を受けないようにする。同時に過去の船ごとの情報と航行動態を記録し、後続の事故賠償に証拠を提供する。

八、ケーブル故障のオンライン警報と測位システム
ケーブルは運行中に海洋環境の影響を受けてケーブル絶縁層の老化損傷を引き起こしやすく、損傷先端に持続的な瞬時性放電故障が発生し、長期にわたりケーブル絶縁層の破壊を招き、絶縁故障をもたらし、同時に海水灌漑入会はケーブル絶縁層の腐食をさらに激化させる。ケーブルの分布容量が大きすぎるため、陸ケーブルでよく使用される進行波測距法を用いて試験する場合、試験信号は減衰が大きく、エコーは極めて弱く、誤差が大きい。
我が社のケーブル故障のオンライン警報と測位システムは両端進行波測距原理に基づいて、ケーブルの特性に対して開発を設計した。システム監視端末はそれぞれケーブル線路の両端に設置され、線路上で伝送された進行波信号を収集し、バックグラウンドセンター駅に送り返し、測位結果はショートメール及びWEB方式で適時に関係者に知らせ、現場の故障排除を指導することができる。システムはケーブル線路の絶縁状態をリアルタイムで監視し、故障点を正確に位置決めすることができ、これまで運行維持に困っていた人員の故障警報と位置決めの難題を解決し、ケーブルの安定した運行を保障する。

九、レーダー警報システム
岸基レーダー監視システムを通じて、ケーブル警戒区域内の過去の船舶の動的航行情報、特にAISシステムを設置していない、またはオープンしていない船舶をリアルタイムでスキャンし、監視区域内の船舶の全方位、全天候、無盲点、無脆弱性の動的監視を実現する。このシステムは一日中動作し、無人、遠隔監視を実現し、悪天候下で正常に動作することができる。
システム設備は固体送信機とパルス圧縮技術を採用し、目標検出能力とシステム信頼性を大幅に高め、先進的なレーダー信号処理アルゴリズムの設計を通じて、ケーブルルート区域の海面船舶目標の全自動探査と追跡監視を実現した。ケーブル監視プラットフォームは岸基レーダーの監視データにシームレスにアクセスでき、電子海図に警告区域内の船舶などの移動目標を表示し、目標航行軌跡を追跡し、確立し、レーダーとビデオの連動機能を実現する。このシステムは岸ベースのマルチサイトネットワークを実現し、大量の次目標のリアルタイム追跡を実現し、ケーブルルート海域の検査、管理、法執行任務にリアルタイムで信頼性のある助けを提供することができる。

十、埋立深さと裸浸出のモニタリング
ケーブルは敷設過程で一般的に深埋敷設を用いて保護され、上陸段、岩礁区、交越区などでも追加的にその他の方式を採用して保護されているが、時間の経過と外界の浸食に伴い、ケーブルは露出のリスクがあり、露出したケーブルは錨、漁網、サメなどの外界要素の破壊を受けやすく、力の不均一を受け、外界の水流と砂石は洗い流し続け、ケーブルの老化と絶縁層の損傷を加速させるため、ケーブルの埋深を監視し、特にケーブルの露出と洗い流しのリスクを正確に反映することが必要である。
埋設されたケーブルについて、どのようにしてその実際の埋設深さを確定するかは、現在、統一された業界規範や汎用的な方法はなく、伝統的な音響探査、浅地層断面探査及びROV後調査方式は時間がかかるだけでなく、測定精度が高くないだけでなく、試験方法が複雑で、費用がかかり、ケーブルの日常運行メンテナンス過程における埋設深さと浸食の持続的な監視需要を満たすことができない。
我が社は先進的な分布式光ファイバ温度と振動センシング技術に基づくケーブル埋込み深さと裸浸出浸出監視システムを開発し、ケーブルの初期埋込み深さ、環境情報と熱力学パラメータに基づいて定常状態二次元有限要素熱力学モデリングを行い、有限要素分析を通じて、ケーブル埋込み深さ分布を計算し、ケーブル温度データと外部環境温度の変化を結合して持続的な分析を行い、リアルタイムでケーブル埋込み深さの変化を計算すると同時に、さらに予測リスク評価を行い、顧客の意思決定に参考を提供する。このシステムはまた、ケーブル全体の各地域の音場の強弱や周波数などの過渡的な情報を深く分析し、顧客に信頼できるケーブル露出リスクの評価分析報告書を提供し、ケーブルの運用維持に強力な技術とデータサポートを提供することができる。