CN102331549A - 电气故障位置确定 - Google Patents

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Abstract

本发明名称是“电气故障位置确定”。一种确定水下流体抽取设施处的电缆中的故障的位置的方法，包括下列步骤：a)在该设施处提供时域反射计单元，该单元被连接到电缆内的至少一根电线；b)使该单元向该电线发送电流脉冲；c)检测在该单元接收的反射脉冲；d)确定脉冲发送与反射脉冲接收之间的持续时间，并且使用该持续时间来计算故障与单元之间的距离；以及e)使用所计算的距离来确定电线上的故障的位置。

Description

电气故障位置确定
技术领域
本发明涉及确定水下流体抽取设施处的电缆中的故障的位置的方法以及水下流体抽取设施。
背景技术
例如引起导体和地短路的电缆的绝缘击穿在任何环境中都会有问题。只是识别已经发生这种故障往往是不够的，还要确定故障的位置。存在可用于完成这个任务的各种技术和装置。但是，当电缆用于可能不容易实行这类技术或装置的使用的远程位置或难以接近的位置时，问题被加剧。水下流体抽取设施、例如海底烃类抽取设施是这类远程位置的示例。
当前，测量海底电缆的线路隔离以寻找绝缘的击穿，从而确定是否已经发生故障。通过这种信息，能够观测到长期趋势。但是，这种技术没有提供关于电缆上的故障的位置的信息。如上所述，在设施的顶层/表面部分，这不是大问题，因为能够使用市场上“现货供应”的电缆故障检测器。但是，对于例如包括通信电子模块(CEM)或者电力和通信分配模块(PCDM)等等的分布式系统，没有了解海底电缆上的故障位置的简易方式。
发明内容
本发明的一个目标是克服这些问题，并且简单健壮地提供水下电缆上的绝缘击穿故障的位置。
这个目标通过使用时域反射计来定位电缆上的故障位置来实现。
本发明特别适用于连接到水下流体抽取设施的分布式系统的脐带电缆。
本发明提供各种优点，例如它使石油公司能够准确查找电缆故障所在位置，使得他们能够然后作出关于如何继续进行的精明判断，例如，他们可决定调查引起故障的原因，诸如捕鱼设备、腐蚀等等。
按照本发明的第一方面，提供一种确定水下流体抽取设施处的电缆中的故障的位置的方法，包括下列步骤：
a)在该设施处提供时域反射计单元，该单元被连接到电缆内的至少一根电线；
b)使该单元向该电线发送电流脉冲；
c)检测在该单元接收的反射脉冲；
d)确定脉冲发送与反射脉冲接收之间的持续时间，并且使用该持续时间来计算故障与单元之间的距离；以及
e)使用所计算的距离来确定电线上的故障的位置。
按照本发明的第二方面，提供一种水下流体抽取设施，其中包括用于确定设施处的电缆中的故障的位置的部件，故障位置确定部件包括时域反射计单元，该单元被连接到电缆内的至少一根电线。
附图说明
现在将参照附图来描述本发明，其中：
图1示意示出按照本发明的用于海底流体抽取设施的分配系统；以及
图2示意示出图1的时域反射计模块的更详细视图。
具体实施方式
图1中示意示出本发明的第一实施例。主脐带电缆1将顶层/表面位置2与包括位于海底的多个井树5的水下装置连接。在海底，脐带1进入电力和通信分配模块(PCDM)3，在其中它被分为多个附属脐带电缆4，每个附属脐带电缆4端接于相应的井树5，因而提供分布式系统。在最简单的情况下，各脐带4携带一对电线，以便向树5发送电力或通信。在更典型的实施例中，脐带可携带多个电线对，这些电线对承载电力和通信信号并且对电力和通信信号提供备份。时域反射计模块(TDRM)6连接到分布式系统的电线，以便检测线对地绝缘故障的位置，如图2更详细示出。
图2示出连接到脐带4内的电线7的TDRM 6。TDRM 6包括微处理器8，从(对地)隔离的电源9向微处理器8供给电力。微处理器8连接成与隔离的以太网链路13进行通信，以太网链路13设置成与外部组件进行通信。通常，链路13将设置成经由海底电子模块(SEM-未示出)与顶层/表面位置2进行通信。微处理器8连接到驱动(或“发送”)放大器10，并且适合向其传递电流。微处理器8还连接到其栅极由微处理器8控制的选通接收放大器11，并且适合从选通接收放大器11接收信号。提供由微处理器8独立控制的多个隔离开关12、14，其中各开关连接在放大器10、11与不同的相应电线之间(图2中为清晰起见，仅示出两个这种开关)。
一种可能的操作模式如下：当需要电线7上的绝缘故障的位置时，通过外部以太网通信链路13来命令微处理器8(例如，在来自顶层/表面位置2的请求时)即刻闭合开关12，并且因而产生极短的电流脉冲。脉冲经由驱动放大器10施加在脐带4的电线7与地(通常为脐带的金属护套)之间，同时，由微处理器8断开接收放大器11。与脉冲结束同步，由微处理器8接通放大器11。脉冲将通过脐带及其分配系统沿电线7传播。如果脉冲遇到绝缘故障，则该脉冲将从故障位置反射并且向着TDRM 6传回，在其中它由接收放大器11接收并且被馈送到微处理器8。然后，这又可测量脉冲发送与反射脉冲的接收之间的持续时间Δt，并且采用如下的简单计算，使用这个时间来计算从脉冲注入点到故障的距离：
x＝vΔt/2
其中，v＝脉冲的传播速度(这是已知的)，以及x＝从脉冲注入点到故障的距离。
这个信息然后经由以太网通信链路13发送到需要它的任何地方，例如顶层/表面位置。
应指出，上述过程提供故障离TDRM 6的距离的准确确定。但是，在分布式系统中，单独的这个过程可能不足以确定故障位于系统的哪一部分。为了更准确地确定故障的位置，检查装置内的组件、例如海底树5(参见图1)的性能，并且识别具有受损性能的组件。由于绝缘故障很可能影响这些树5其中之一的性能，所以能够识别具有故障的分配系统的准确部分。例如，假定TDRM 6识别出故障处于距离z米之外。在这个距离的故障可能影响多个树A、B和C。但是，如果树A和C的性能没有受损，则通过受损性能信息和距离确定的相关可以推断，故障位于链接到树B的脐带4上离TDRM 6的距离为z处。性能可由位于顶层/表面或者位于装置处的部件来检查。
通过添加连接到不同的相应电线的其它开关14以及对微处理器8中的软件的适当变更，可对脐带中的其它电线进行对地绝缘检查。
上述实施例只是示范性的，并且本发明的范围之内的其它可能性和备选方案将是本领域的技术人员清楚知道的。例如，TDRM 6可位于它自身的壳体中，或者可位于诸如在CEM、SEM或PCDM内的任何其它方便的位置。代替将专用电源用于TDRM，可从脐带或者从装置处可获得的任何其它电源获取电力。

Claims (10)

1.一种确定水下流体抽取设施处的电缆中的故障的位置的方法，包括下列步骤：
a)在所述设施处提供时域反射计单元，所述单元被连接到所述电缆内的至少一根电线；
b)使所述单元向所述电线发送电流脉冲；
c)检测在所述单元接收的反射脉冲；
d)确定脉冲发送与反射脉冲接收之间的持续时间，并且使用所述持续时间来计算所述故障与所述单元之间的距离；以及
e)使用所计算的距离来确定所述电线上的故障的位置。
2.如权利要求1所述的方法，还包括识别所述设施处具有受损性能的组件的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中，步骤e)包括将所述持续时间信息与所述具有受损性能的组件相关以确定故障位置。
4.如以上任一权利要求所述的方法，其中，所述单元经由以太网链路与外部组件进行通信。
5.一种水下流体抽取设施，包括用于确定所述设施处的电缆中的故障的位置的部件，所述故障位置确定部件包括时域反射计单元，所述单元被连接到所述电缆内的至少一根电线。
6.如权利要求5所述的设施，其中，所述单元位于通信电子模块、海底电子模块或者电力和通信分配模块其中之一内。
7.如权利要求5和6中的任一项所述的设施，其中，所述单元包括用于与外部组件进行通信的以太网链路。
8.如以上任一权利要求所述的方法或设施，其中，所述水下流体抽取设施包括海底烃类抽取设施。
9.一种实质上如本文中参照附图所述的方法。
10.一种实质上如本文中参照附图所述的水下流体抽取设施。
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