Rivelazione di posizione di guasti nei cavi HVDC sottomarini

The growth of power demand across countries in the world and the necessity to feed offshore platforms equipment have always made HVDC submarine power cables a fundamental energy transport system. However, their unconventional installation characteristic shows the critical nature of these infrastructures. Because of the dielectric coverage degradation or intense external phenomena on the cables, portions of the line might be invested by uncontrolled electrical flow, which causes explosive events and the consequent outage of the power feeding service. Exploiting the presence of an optical fiber line inside these cables, a system for fault location is presented. The optical wave propagating from the damaged point up to the receivers through the fiber carries the phase modulation induced by the fault strain and it is detected with a 3x3 Mach-Zehnder interferometer. Starting from experimental tests done on these systems, a simulation scheme has been proposed to reproduce the phenomenon and to process the signals at the receivers. The performance is studied as well starting from TDOA algorithm and applying it in both empirical and theoretical ways.

La continua richiesta di potenza elettrica da parte di tutti i paesi del mondo e la necessità di alimentare piattaforme lontane dalle coste hanno sempre reso i cavi sottomarini HVDC dei sistemi fondamentali per il trasporto di corrente. Tuttavia, la loro installazione non convenzionale mostra la natura critica di queste infrastrutture. A causa della degradazione del materiale isolante posto a copertura dei cavi o per via di intensi fenomeni esterni, può accadere che porzione della linea sia investita da un flusso elettrico incontrollato, che causa un evento esplosivo e il conseguente outage del servizio. In questo lavoro viene presentato un sistema per la localizzazione dei guasti, sfruttando le proprietà della fibra ottica interna ai cavi stessi. L'onda ottica che si propaga dal punto danneggiato fino ai ricevitori trasporta una modulazione di fase indotta dallo scoppio che è rivelata con un sistema interferometrico Mach-Zehnder. Sulla base di prove sperimentali effettuate in precedenza, è stato proposto uno schema di simulazione che riproducesse il fenomeno al fine di processare i segnali in ricezione. A partire dall’algoritmo del TDOA e dalla sua applicazione sia teorica che sperimentale, sono state mostrate e commentate anche le prestazioni finali.