CN117093820A - 一种海底光缆绝缘可靠性计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,包括以下步骤:通过测试实验获取到每个单元光缆样品的存活概率,再将每个单元电缆样品划分成i个节段,获取到每个节段电缆样品的存活概率;得到每个单元光缆样品的存活概率差值;获取到每个单元光缆样品的存活概率差值,并与对应阈值进行比较,得到单元光缆异常信号或单元光缆正常信号;当得到单元光缆异常信号时,获取到光缆的影响数据,并计算得到光缆影响值Zy;当得到数据判断模块的单元光缆正常信号,计算得到整个系统中海光缆的失效概率;当得到影响分析模块的光缆失效小信号时,根据绝缘计算裕度,计算得到整个系统中海光缆的失效概率,本发明大大提高整个系统长度的绝缘可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及海底光缆技术领域,具体涉及一种海底光缆绝缘可靠性计算方法。
背景技术
目前通常是通过反幂定律来进行加速耐压寿命验证,以短段的样品测试确定其是否满足25年使用寿命要求,测试结果只能确定该批次短段的试样是满足要求的。但短段的样品在实际的海底光缆系统中,其只相当于一个子单元,无法充分的反应整个系统中的海底光缆绝缘的失效概率。
所有子单元的海底光缆都会存在一个失效概率,虽然其极其低。而在一个跨洋长距离的海底通信系统中,包含许多这样的子单元,其相当于所有组合串联一起,相对短段样品的失效概率会有所增大,在以前的绝缘耐压寿命验证方法中,都缺少对整个系统海底光缆绝缘可靠性的计算,因此,亟需建立一种可量化海底光缆绝缘可靠性的方法,以考虑整个海底通信系统中的海底光缆的绝缘可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,解决以下技术问题:一个跨洋长距离的海底通信系统中,包含许多这样的子单元,所有组合串联一起,相对短段样品的失效概率会有所增大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,包括以下步骤:
步骤一、获取到每个单元光缆样品的存活概率P(N),再将每个单元电缆样品划分成i个节段,获取到每个节段电缆样品的存活概率P(M);
将得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)与每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N),相减并取绝对值,得到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N);
步骤二、获取到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N),并与对应阈值进行比较,得到单元光缆异常信号或单元光缆正常信号;
步骤三、当得到单元光缆异常信号时,获取到光缆的影响数据,并计算得到光缆影响值Zy;
步骤四、当得到数据判断模块的单元光缆正常信号,通过公式、;当得到影响分析模块的光缆失效小信号时,获取到光缆影响值Zy,并通过公式,计算得到绝缘计算裕度DY;其中,α为误差修正因子,Zyb为光缆影响阈值;通过公式/>、/>;
Ns为系统中可划分的单元总数;P为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的存活概率;P(N)为每一个单元海光缆的存活概率;F为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的失效概率。
作为本发明进一步的方案:在步骤一中,每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N)公式为:;Mi为每个单元光缆样品的节段总数。
作为本发明进一步的方案:在步骤二中,若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)≥每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,则生成单元光缆异常信号。
作为本发明进一步的方案:在步骤二中,若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)<每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,则生成单元光缆正常信号。
作为本发明进一步的方案:影响数据包括光缆损伤值ZSl和光缆侵蚀值ZQl。
作为本发明进一步的方案:光缆影响值Zy的计算公式为:;其中,a1、a2均为比例系数。
作为本发明进一步的方案:光缆损伤值的获取方式为:
获取光缆的裂纹长度和裂纹深度,并分别标记为Cl和Sl,将得到的裂纹长度Cl和裂纹深度Sl进行乘积计算得到。
作为本发明进一步的方案:光缆侵蚀值的获取方式:
获取到光缆的所有侵蚀面积,并相加求和计算得到。
作为本发明进一步的方案:若光缆影响值Zy≥光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效大信号。
作为本发明进一步的方案:若光缆影响值Zy<光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效小信号。
本发明的有益效果:
根据每个海底通信系统的长度L,以及试验的段长L1,可以把系统长度分为多个段长L1的子单元,通过计算获取每个子单元的存活率,然后进行数据分析判断,是否满足直接计算方式,若满足可以直接计算获得整个系统中海底光缆的存活率,若不满足,对电缆进行质量影响分析判断,其不仅可以判断当前电缆质量,还能得到绝缘计算裕度,并基于绝缘计算裕度获取得到更加精准的海底光缆的存活率;其大大提高整个系统长度的绝缘可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种海底光缆绝缘可靠性计算方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示,本发明为一种海底光缆绝缘可靠性计算系统,包括:
数据采集模块,通过测试实验获取到每个单元光缆样品的存活概率P(N),再将每个单元电缆样品划分成i个节段,获取到每个节段电缆样品的存活概率P(M);其中,N=i*M,i=1、2、3...,为正整数;
优选的,光缆样品的存活概率计算方式:
样本选取:
选择不同产线或者设备生产的样品、不同时间段生产的样品、同一大段首尾两端不同的样品、不同厚度的样品;并分别标记为产线样品Yc、时段样品Ys、两端样品Yd、厚度样品Yh;
测试验证:
梯度高压试验;对不同的样品进行高压阶梯法试验,获取海底光缆的寿命指数,从而得到产线样品寿命指数SYc、时段样品寿命指数SYs、两端样品寿命指数SYd、厚度样品寿命指数SYh、性能样品寿命值SYx,并根据威布尔分布得到样品寿命指数ZSYh;
极限高压击穿试验;对不同的样品进行极限高压试验,从0一直加载至样品击穿,获取每个样品的击穿电压,从而得到产线样品击穿电压值SYc、时段样品击穿电压值SYs、两端样品击穿电压值SYd、厚度样品击穿电压值SYh、性能样品击穿电压值SYx,并根据威布尔分布得到样品击穿电压参数ZSYx;
长期恒压试验;根据击穿电压,选取一定的比例的击穿电压值,对样品进行加压,直至选定的电压值后,一直保持至样品击穿,通过对不同的样品进行长期恒压试验,获取每个样品的击穿时间,从而得到产线样品击穿电压值SYc、时段样品击穿电压值SYs、两端样品击穿电压值SYd、厚度样品击穿电压值SYh、性能样品击穿电压值SYx,并根据威布尔分布得到样品击穿时间值ZSYd;
绝缘可靠性计算:
将样品寿命指数ZSYh、样品击穿电压参数ZSYx和样品击穿时间值ZSYd,代入到公式中,计算得到光缆样品的存活概率;t为光缆的使用寿命时间。
其中,数据采集模块的工作过程如下:
步骤一、首先获取到每个单元光缆样品的存活概率P(N),然后将每个单元光缆样品截成i个相等的每个节段电缆样品,并获取到每个节段电缆样品的存活概率P(M),通过公式,计算得到每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N);其中,Mi为每个单元光缆样品的节段总数;
步骤二、将得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)与每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N),相减并取绝对值,得到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N);
数据判断模块,获取到数据采集模块的每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N),并与对应阈值进行比较;
该数据判断模块具体工作过程如下:
若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)≥每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,则生成单元光缆异常信号;
若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)<每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,则生成单元光缆正常信号;
其中,单元光缆异常信号表示通过每个节段电缆样品的存活概率P(M)进行乘积计算得到的数据,与实际测试得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)存在较大差异,需要对该单元光缆进行影响分析;单元光缆正常信号表示通过每个节段电缆样品的存活概率P(M)进行乘积计算得到的数据,与实际测试得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)存在较小差异,可以利用试验得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N);
绝缘计算平台,当得到数据判断模块的单元光缆正常信号,通过公式、/>;
其中,Ns为系统中可划分的单元总数;P为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的存活概率;P(N)为每一个单元海光缆的存活概率;
F为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的失效概率;
影响分析模块,当得到数据判断模块的单元光缆异常信号时,获取到光缆的影响数据,并计算得到光缆影响值Zy;其中,影响数据包括光缆损伤值和光缆侵蚀值,并分别标记为ZSl和ZQl;
其中,光缆损伤值的获取方式包括以下内容:
获取光缆的裂纹长度和裂纹深度,并分别标记为Cl和Sl,将得到的裂纹长度Cl和裂纹深度Sl进行乘积计算,得到光缆损伤值ZSg;其中,光缆的裂纹长度和裂纹深度通过视觉相机或X光获取到光缆图片,并对光缆图片进行计算分析得到的;
光缆侵蚀值的获取方式包括以下内容:
获取到光缆的所有侵蚀面积,并相加求和计算得到,其中,光缆的侵蚀面积,也是通过视觉相机或X光获取到光缆图片,并对光缆图片进行计算分析得到的;
影响分析模块具体工作过程如下:
步骤一、将得到的光缆损伤值ZSl和光缆侵蚀值ZQl,通过公式,计算得到光缆影响值Zy;其中,a1、a2均为比例系数,a1取值为1.23,a2取值为1.06;
步骤二、将得到的光缆影响值Zy与光缆影响阈值Zyb进行比较;
若光缆影响值Zy≥光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效大信号;
若光缆影响值Zy<光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效小信号;
其中,光缆失效大信号表示光缆存在着较大损伤和侵蚀,光缆存在较大故障问题,使得需要对光缆进行更换或维修,不具有计算其光缆绝缘可靠性的价值;光缆失效小信号表示光缆存在着较小损伤和侵蚀,其导致光缆系统中存在存活概率差值的问题,将对光缆整体进行计算时,需要考虑其光缆影响值;
绝缘计算平台,当得到影响分析模块的光缆失效小信号时,获取到光缆影响值Zy,并通过公式,计算得到绝缘计算裕度DY;其中,α为误差修正因子,取值为0.823;
通过公式、/>;
其中,Ns为系统中可划分的单元总数;P为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的存活概率;P(N)为每一个单元海光缆的存活概率;
F为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的失效概率。
实施例2
基于上述实施例1,本发明为一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,包括以下步骤:
步骤一、通过测试实验获取到每个单元光缆样品的存活概率P(N),并标记为,再将每个单元电缆样品划分成i个节段,获取到每个节段电缆样品的存活概率P(M);
将得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)与每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N),相减并取绝对值,得到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N);
步骤二、获取到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N),并与对应阈值进行比较,得到单元光缆异常信号或单元光缆正常信号;
步骤三、当得到单元光缆异常信号时,获取到光缆的影响数据,并计算得到光缆影响值Zy;
步骤四、当得到数据判断模块的单元光缆正常信号,通过公式、;当得到影响分析模块的光缆失效小信号时,获取到光缆影响值Zy,并通过公式,计算得到绝缘计算裕度DY;其中,α为误差修正因子;通过公式、/>;
Ns为系统中可划分的单元总数;P为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的存活概率;P(N)为每一个单元海光缆的存活概率;F为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的失效概率。
本发明的工作原理:根据每个海底通信系统的长度L,以及试验的段长L1,可以把系统长度分为多个段长L1的子单元,通过计算获取每个子单元的存活率,然后进行数据分析判断,是否满足直接计算方式,若满足可以直接计算获得整个系统中海底光缆的存活率,若不满足,对电缆进行质量影响分析判断,其不仅可以判断当前电缆质量,还能得到绝缘计算裕度,并基于绝缘计算裕度获取得到更加精准的海底光缆的存活率;其大大提高整个系统长度的绝缘可靠性。
上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、获取到每个单元光缆样品的存活概率P(N),再将每个单元电缆样品划分成i个节段,获取到每个节段电缆样品的存活概率P(M);
将得到的每个单元光缆样品的存活概率P(N)与每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N),相减并取绝对值,得到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N);
步骤二、获取到每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N),并与对应阈值进行比较,得到单元光缆异常信号或单元光缆正常信号;
步骤三、当得到单元光缆异常信号时,获取到光缆的影响数据,并计算得到光缆影响值Zy;
步骤四、当得到单元光缆正常信号,通过公式、/>计算得到整个系统中海光缆的失效概率;当得到影响分析模块的光缆失效小信号时,获取到光缆影响值Zy,并通过公式/>,计算得到绝缘计算裕度DY;其中,α为误差修正因子,Zyb为光缆影响阈值;通过公式/>、/>;计算得到整个系统中海光缆的失效概率;
Ns为系统中可划分的单元总数;P为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的存活概率;P(N)为每一个单元海光缆的存活概率;F为在单端供电系统中,整个系统中海光缆的失效概率。
2.根据权利要求1所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,在步骤一中,每个单元光缆样品的存活计算概率Ps(N)公式为:;Mi为每个单元光缆样品的节段总数。
3.根据权利要求1所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,在步骤二中,若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)≥每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,生成单元光缆异常信号。
4.根据权利要求3所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,在步骤二中,若每个单元光缆样品的存活概率差值CP(N)<每个单元光缆样品的存活概率差阈值时,则生成单元光缆正常信号。
5.根据权利要求1所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,在步骤三中,影响数据包括光缆损伤值ZSl和光缆侵蚀值ZQl。
6.根据权利要求5所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,光缆影响值Zy的计算公式为:;其中,a1、a2均为比例系数。
7.根据权利要求6所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,光缆损伤值的获取方式为:
获取光缆的裂纹长度Cl和裂纹深度Sl,将得到的裂纹长度Cl和裂纹深度Sl进行乘积计算得到。
8.根据权利要求7所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,光缆侵蚀值的获取方式:
获取到光缆的所有侵蚀面积,并相加求和计算得到。
9.根据权利要求8所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,若光缆影响值Zy≥光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效大信号。
10.根据权利要求9所述的一种海底光缆绝缘可靠性计算方法,其特征在于,若光缆影响值Zy<光缆影响阈值Zyb时,则生成光缆失效小信号。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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