NL2007986C2 - Werkwijze en systeem voor het bepalen van een in ten minste ã©ã©n ondergrondse buisleiding geã¯nduceerde stroomsterkte, werkwijze voor het reduceren van de gevolgen van de geã¯nduceerde stroom, computerprogramma en informatiedrager. - Google Patents

Description

Werkwijze en systeem voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte, werkwijze voor het reduceren van de gevolgen van de geïnduceerde stroom, computerprogramma en informatiedrager.

5

De werkwijze heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte.

Ondergrondse buisleidingen, zoals waterleidingen 10 of gasleidingen, worden beïnvloed door het wisselende magnetische veld van een nabije hoogspanningsverbinding, zoals een bovengrondse hoogspanningslijn of een ondergrondse hoogspanningskabel. Dergelijke buisleidingen omvatten over het algemeen een elektrisch geleidend materiaal, zoals 15 staal. Door het wisselende magneetveld van hoogspanningsverbindingen wordt een wisselspanning geïnduceerd in de ondergrondse buisleiding, welke wisselspanning een wisselstroom door de buisleiding veroorzaakt, de geïnduceerde stroom.

20 Dergelijke magnetische beïnvloeding is een groeiend probleem, aangezien het aantal buisleidingen in de ondergrond blijft toenemen evenals het aantal hoogspanningsverbindingen. Deze magnetische beïnvloeding is met name problematisch omdat een buisleiding onder spanning 25 een veiligheidsrisico vormt voor mensen, bijvoorbeeld tijdens onderhoudswerkzaamheden. Daarnaast kan een geïnduceerde spanning op de buisleiding corrosie van de buisleiding negatief beïnvloeden, wat wel bekend staat als wisselstroomcorrosie.

30 Leidingeigenaren zoals gasleidingbedrijven eisen dat aan de hand van zogenaamde beïnvloedingsberekeningen duidelijk wordt gemaakt wat de invloed van hoogspanningsverbindingen op nabije buisleidingen is. Met 2 name dient de geïnduceerde wisselspanning over de buis gekwantificeerd te worden. Op basis van deze berekeningen kunnen er indien nodig compenserende maatregelen worden getroffen.

5 Bijvoorbeeld omvat dit het aanleggen van wisselstroomdrainages, die een schakeling bevatten met diodes zodanig dat de wisselspanningscomponent van de spanning over de buisleiding wordt doorgelaten, maar de gelijkspanning gehandhaafd blijft voor kathodische 10 bescherming. Alternatief of aanvullend wordt de afstand tussen de buisleiding en de hoogspanningsverbinding vergroot, worden op bepaalde intervallen isolatieflenzen geplaatst in de buisleiding, wordt de buisleiding magnetisch afgeschermd, wordt het magnetisch veld bij de bron verkleind 15 of wordt gebruik gemaakt van zogenaamde "gradient control wires".

Voor het uitvoeren van beïnvloedingsberekeningen wordt veelal gebruik gemaakt van computermodellen. In deze modellen wordt echter vaak onvoldoende rekening gehouden met 20 de geometrische configuratie van de buisleidingen en hoogspanningsverbindingen. Bovendien kan de berekening die wordt uitgevoerd met het computermodel berusten op verkeerde aannames, waardoor de uitkomst niet overeenstemt met de praktijksituatie. Het verifiëren van de berekeningen is 25 echter lastig, aangezien de buisleidingen zich ondergronds bevinden en derhalve moeilijk toegankelijk zijn. Indien een grote inductiespanning over de buisleiding staat, vormt het uitvoeren van een meting door contactpunten aan te sluiten op de buisleiding bovendien een veiligheidsrisico.

30 Een doel van de uitvinding is om bovenstaande problemen te verminderen en een werkwijze te verschaffen voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte, welke door één of 3 meer nabijgelegen hoogspanningsverbindingen in de buisleiding geïnduceerd wordt, op basis van metingen zonder dat hierbij contact met de buis vereist is.

Dit doel wordt bereikt met de werkwijze volgens de 5 uitvinding voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte, de werkwijze omvattende de stappen van: a. het bovengronds meten van de magnetische veldsterkte op verschillende meetposities in een gebied nabij de ten 10 minste ene ondergrondse buisleiding; b. het berekenen van een verschil tussen de gemeten magnetische veldsterkte en een magnetische veldsterkte ten gevolge van de hoogspanningsverbinding, die bepaald is op basis van een bekende stroomsterkte door de 15 hoogspanningsverbinding, waarmee de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding op genoemde meetposities (Ml, M2, M3) bepaald wordt; c. het bepalen van de afstand van de verschillende meetposities tot de as van de ten minste ene 20 ondergrondse buisleiding; d. het berekenen van de geïnduceerde stroomsterkte door het uitvoeren van een regressieanalyse op basis van de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding op de genoemde meetposities (Ml, M2, M3) en 25 corresponderende meetpositie-afstand om een met de meting overeenstemmende stroomsterkte te bepalen, met als regressiefunctie een vergelijking voor de magnetische veldsterkte als functie van de afstand tot de as van de ten minste ene ondergrondse buisleiding en 30 de stroomsterkte door de ten minste ene ondergrondse buisleiding.

Onder "het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte" moet ook het bepalen van de geïnduceerde stroomsterkte in een deel van de ten minste ene buisleiding worden verstaan.

4

Door het bovengronds meten van de magnetische veldsterkte wordt voorkomen dat tijdens de meting contact 5 gemaakt wordt met de buisleiding. Bovendien wordt door de combinatie van een berekening in de vorm van de regressieanalyse en een meting een stroomsterkte bepaald die daadwerkelijk correspondeert met de praktische situatie.

Het gebied nabij de ondergrondse buisleiding zal 10 in de praktijk begrensd zijn door de gevoeligheid van de meetapparatuur. Slechts binnen een bepaalde zone zal namelijk de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding meetbaar zijn. Bij voorkeur wordt in een gebied gemeten dat zich direct boven de as van de buisleiding 15 bevindt. Bijvoorbeeld strekt dit gebied zich uit tot 1-10 meter aan weerszijden van de buisas, met meer voorkeur 1-5 meter en met meeste voorkeur ongeveer 5 meter.

Pieken in het voltage op de buisleiding zijn onder andere te verwachten bij de volgende punten: 20 - op een knooppunt van een eerste sectie van de buisleiding parallel aan de hoogspanningsverbinding en een tweede sectie van de buisleiding niet-parallel aan de hoogspanningsverbinding; - op een knooppunt van twee buissecties met verschillende 25 afstanden tot de hoogspanningsverbinding; - naast een fasetranspositie in de hoogspanningsverbinding; - op een knooppunt tussen twee buissecties met verschillende elektrische eigenschappen, zoals een 30 materiaal- of diameterovergang; en - op een isolatiepunt.

Onder het tweede knooppunt uit bovengenoemde lijst valt bijvoorbeeld de situatie waarin een 5 hoogspanningsverbinding een eerste deel heeft dat parallel is aan de buis, een daarop aansluitend tweede deel dat niet-parallel is aan de buis en een derde deel, dat aansluit op het tweede deel, dat wederom parallel is aan de buis. Het 5 derde deel bevindt zich dan op een andere afstand van de buis dan het eerste deel. Bijvoorbeeld loopt het tweede deel van de hoogspanningsverbinding loodrecht aan de buis.

De minima en maxima van de stroom door de buisleiding liggen tussen deze pieken in de spanning.

10 Derhalve is het interessant nabij deze plekken het magneetveld te meten en op basis daarvan de stroom door de buis te berekenen.

Daarnaast is in het bijzonder de grootte van de inductiestroom nabij wisselstroomdrainages interessant. Aan 15 weerszijden van een dergelijke wisselstroomdrainage is een abrupte sprong in de geïnduceerde stroom te verwachten. Door het bepalen van de stroomsterkte nabij een wisselstroomdrainage met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan zo de werking van de wisselstroomdrainage 20 worden gecontroleerd.

Bovendien is de grootte van de inductiestroom nabij een isolatieflens tussen twee buisleidingdelen bijzonder interessant. Een dergelijke isolatieflens is aangebracht om de twee buisleidingdelen elektrisch te 25 scheiden, waardoor er dus in principe geen stroom loopt. Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan de correcte werking van een isolatieflens worden gecontroleerd.

Opgemerkt wordt dat de spanning en de stroomsterkte kan verschillen voor verschillende posities 30 over de lengte van de buisleiding. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer een buisleiding niet parallel loopt aan een hoogspanningsverbinding. In een dergelijk geval wordt volgens de uitvinding bij voorkeur een stroomsterkteprofiel 6 bepaald, door voor verschillende posities in de lengterichting van de buisleiding de stroomsterkte te bepalen. Bijvoorbeeld wordt hierbij voor elke positie in de lengterichting een aantal metingen uitgevoerd op 5 verschillende hoogtes en/of met verschillende zijdelingse afstand tot de buisleiding.

Opgemerkt wordt dat de gemeten magnetische veldsterkte de som is van het magneetveld ten gevolge van de hoogspanningsverbinding en het magneetveld ten gevolge van 10 de buisleiding. De stroom door de hoogspanningsverbinding zal in het algemeen bekend zijn en daardoor ook het magneetveld ten gevolge van de hoogspanningsverbinding. Voor het bepalen van de stroomsterkte in de buisleiding zal de regressieanalyse derhalve worden uitgevoerd op de gemeten 15 magnetische veldsterkte minus de bekende magnetische veldsterkte van de hoogspanningsverbinding. Met andere woorden, de werkwijze volgens de uitvinding omvat de stap van het bepalen van de magnetische veldsterkte ten gevolge van de stroom door de buisleiding door het verschil te 20 berekenen tussen de gemeten magnetische veldsterkte en de bekende magnetische veldsterkte ten gevolge van de stroom door de hoogspanningsverbinding. Het bepalen van voornoemd verschil is met name van belang in de situatie dat een hoogspanningsverbinding zich nabij de buisleiding bevindt.

25 De grootte van het magneetveld ten gevolge van de hoogspanningsverbinding neemt af met de afstand tot de verbinding. Bijvoorbeeld kan de bijdrage van de hoogspanningverbinding bij een bepaalde afstand tot het meetpunt verwaarloosd worden.

30 Aangezien het magneetveld een vectoriële grootheid is, dat wil zeggen, het magneetveld heeft een grootte en een richting, zal de magneetveldsterkte die wordt gemeten in een bepaalde richting verschillen van de magneetveldsterkte die 7 wordt gemeten in een andere richting. Volgens de uitvinding is het tevens mogelijk om de magneetveldsterkte te meten in een richting waarin de bijdrage van de hoogspanningsverbinding te verwaarlozen is. In dat geval 5 hoeft geen verschil berekend te worden.

Onder het bepalen van de afstand tot de buisleiding wordt het bepalen van de kortste afstand, ook wel loodrechte afstand, verstaan.

Het bepalen van de afstand van de meetpositie tot 10 de as van de buisleiding kan bijvoorbeeld het uitvoeren van een GPS-positiebepaling omvatten. Bijvoorbeeld worden de coördinaten van de meetpositie in het horizontale vlak boven de buisleiding bepaald aan de hand van GPS en wordt de loodrechte afstand van de meetpositie tot de ondergrond 15 bepaald. Aan de hand van de bekende positie van de buisleiding, zowel in het horizontale vlak als diepteligging, kan dan de afstand van de meetposities tot de buisas worden berekend. In het algemeen is de positie van de buisleiding tot op enkele centimeters nauwkeurig bekend uit 20 gegevens van de leidingbeheerder.

Het bepalen van de genoemde afstand kan ook deels worden uitgevoerd in de regressieanalyse, door de vergelijking aan te passen zodanig dat deze als invoer de stroomsterkte in de buis en de coördinaten van de 25 meetpositie ten opzichte van de buisas heeft en als uitvoer het magnetische veld op de gegeven coördinaat.

Bijvoorbeeld wordt de afstand van de meetpositie tot de buisas in de normaalrichting, dat wil zeggen de verticale richting, en de afstand van de meetpositie tot de 30 buisas in de dwarsrichting, dat wil zeggen de horizontale richting dwars op de buisas, gemeten. Op basis hiervan wordt de loodrechte afstand tussen de ten minste ene meetpositie en de as van de buisleiding bepaald.

8

Het uitvoeren van regressieanalyse staat ook wel bekend onder de naam "fitten". Het betreft een wiskundige optimalisatietechniek om de onbekende parameters van een functie, de regressiefunctie, te bepalen aan de hand van 5 meetgegevens. Bijvoorbeeld wordt gezocht naar de waarden van de parameters waarbij de som van de kwadraten van het verschil tussen de functie en de meetwaarden minimaal is. Deze laatste methode staat bekend als de kleinste kwadraten aanpassing.

10 Een voordeel van het toepassen van een regressieanalyse is dat er gebruik kan worden gemaakt van een fysische vergelijking waarvoor geen inverse bestaat of waarbij de berekening van de inverse relatief complex is.

Bij voorkeur wordt meer dan één meting uitgevoerd 15 om zo de betrouwbaarheid van de regressieanalyse te vergroten. Bij voorkeur worden 5 of meer metingen uitgevoerd, met meer voorkeur meer dan 10 en met meeste voorkeur meer dan 20. De metingen worden bij voorkeur uitgevoerd op een loodrechte afstand van minder dan 50 meter 20 tot de één of meer buisleidingen.

Bij voorkeur omvat het uitvoeren van de regressieanalyse tevens het berekenen van een maat voor de betrouwbaarheid van de gevonden stroomsterkte, bijvoorbeeld de variantie of standaarddeviatie.

25 Bij voorkeur omvat de werkwijze volgens de uitvinding het berekenen van de grootte van de wisselspanning in de buisleiding op basis van de bepaalde stroomsterkte. In het algemeen zal de wisselspanning namelijk de grootheid zijn waarin leidingeigenaren zijn 30 geïnteresseerd. Bijvoorbeeld wordt de grootte van de wisselspanning berekend op basis van buisleidingeigenschappen, zoals buisdiameter, buisdikte, 9 weerstand van het materiaal van de buis en eventuele isolatie.

Ten slotte wordt nog opgemerkt dat de stroomsterkte die wordt bepaald met de werkwijze volgens de 5 uitvinding in het algemeen de zogenaamde effectieve stroomsterkte is. Voor een sinusvormige wisselstroom is de effectieve stroomsterkte 1/V2 maal de amplitude van de wisselstroom. In de werkwijze volgens de uitvinding wordt hier op gepaste wijze rekening mee gehouden. Voorts is de 10 situatie denkbaar dat naast een wisselstroom ten gevolge van inductie er een gelijkstroom over de buisleiding staat, bijvoorbeeld door een aangelegde spanning voor kathodische bescherming. In dat geval kan hier in de werkwijze volgens de uitvinding rekening mee gehouden te worden, door het 15 verschil te berekenen tussen de bepaalde stroomsterkte en de kathodische gelijkstroom.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap a) van de werkwijze volgens de uitvinding het bovengronds meten van de magnetische veldsterkte op ten minste één meetpositie 20 in een gebied nabij ten minste twee ondergrondse buisleidingen en omvat de stap d) het uitvoeren van de regressieanalyse met als regressiefunctie een vergelijking voor de magnetische veldsterkte als functie van de afstanden tot de assen van de ten minste twee ondergrondse 25 buisleidingen en de stroomsterkte door elk van de buisleidingen, om de stroomsterkte in de ten minste twee buisleidingen te bepalen.

De uitvinding is toepasbaar om de stroomsterkte in meer dan één buisleiding te bepalen. Hierbij wordt als 30 regressiefunctie een vergelijking gebruikt voor de magnetische veldsterkte als functie van de afstand tot elk van de buisleidingen.

10

Wanneer er voldoende afstand is tussen ondergrondse buisleidingen kan worden volstaan met een bepaling van de stroomsterkte per buis. Wanneer buisleidingen dichter bij elkaar zijn geplaatst, kunnen er 5 meetposities ontstaan waarin meerdere buisleidingen bijdragen aan het totale magneetveld. In dat geval komt de gemeten veldsterkte overeen met de som van de magnetische veldsterktes van de individuele buisleidingen. Door hiermee rekening te houden in de regressiefunctie, wordt de 10 stroomsterkte in de buisleiding accuraat bepaald.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat stap d) het uitvoeren van de regressieanalyse met als regressiefunctie een vergelijking op basis van de wet van Biot-Savart.

15 De wet van Biot-Savart beschrijft de relatie tussen het magnetisch veld een de stroom die het magnetische veld opwekt. Deze wet is van toepassing op een statische stroom, dat wil zeggen een stroom die niet verandert in de tijd en waarbij geen ladingsopbouw optreedt.

20 De wet van Biot-Savart wordt gegeven door f Un Idl X f

B = ^-—dB

J 4n rl met B het magnetisch veld;

Po de permeabiliteit van het vacuüm; dl een vector, waarvan de grootte de lengte van een 25 differentiële stroomelement representeert en de richting overeenkomt met de richting van de stroom; I de grootte van de stroom in het stroomelement; f de eenheidsvector die wijst van het stroomelement naar de plek waar het magnetische veld berekend wordt; en 30 r de afstand van het stroomelement tot de plek waar het magnetische veld berekend wordt.

11

Verrassenderwijs is gebleken dat ondanks dat de stroom in buisleidingen niet constant in de tijd is, de toepassingen van een regressiefunctie op basis van de wet van Biot-Savart accurate resultaten oplevert.

5 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de vergelijking gegeven door:

Bo 21 B = ——

4n R

Deze vergelijking betreft een aanzienlijke versimpeling ten opzichte van de eerdergenoemde vergelijking. Dit heeft het voordeel dat de werkwijze snel 10 en eenvoudig uit te voeren is.

Opgemerkt wordt dat dit een vergelijking is voor de grootte van het magnetische veld, maar niet voor de richting van het veld. Deze kan gevonden worden door toepassen van de welbekende rechterhandregel voor het 15 uitproduct.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat stap a) het meten van de magnetische veldsterkte in twee richtingen loodrecht op de as van de ten minste ene ondergrondse buisleiding.

20 Bij voorkeur staan de twee richtingen loodrecht op elkaar. Uitgaande van een buisleiding die in hoofdzaak horizontaal in de ondergrond is aangebracht, betreft het bij voorkeur de verticale richting en de horizontale richting dwars op de buisas.

25 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stap d): - het uitvoeren van een regressieanalyse op de gemeten magnetische veldsterkte in een eerste van de twee richtingen om een eerste stroomsterkte te verkrijgen; 30 - het uitvoeren van een regressieanalyse op de gemeten magnetische veldsterkte in een tweede van de twee richtingen om een tweede stroomsterkte te verkrijgen; en 12 - het middelen van de eerste stroomsterkte en de tweede stroomsterkte.

Door de eerste en tweede stroomsterkte te middelen, wordt de betrouwbaarheid van de bepaalde 5 stroomsterkte vergroot.

Zoals bovenstaand beschreven, is de gemeten veldsterkte over het algemeen een som van het magneetveld van de buisleiding en het magneetveld van de hoogspanningsverbinding. Bij voorkeur wordt de grootte van 10 het magneetveld ten gevolge van de hoogspanningsverbinding in de eerste richting en de tweede richting afgetrokken van de gemeten veldsterkte in de eerste respectievelijk tweede richting.

Bijvoorbeeld omvat het middelen het berekenen van 15 een gewogen gemiddelde van de twee stroomsterktes. Bijvoorbeeld wanneer het magneetveld van de hoogspanningsverbinding met name de meting in de eerste richting beïnvloedt, maar in mindere mate de meting in de tweede richting, wordt een gewogen gemiddelde berekend, 20 waarbij een groter gewicht wordt toegekend aan de stroomsterkte bepaald op basis van de meting in de tweede richting.

Bij voorkeur omvat de stap d) van de werkwijze bovendien het berekenen van het verschil tussen de eerste en 25 tweede stroomsterkte en, indien dit verschil een bepaalde drempelwaarde overschrijdt, het verwerpen van de bepaalde stroomsterkte en het opnieuw uitvoeren van in ieder geval één van de stappen a, c en d.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat stap 30 b) het op basis van de gemeten magnetische veldsterkte bepalen van een coördinaat van de meetpositie ten opzichte van de buisleiding.

13

Bijvoorbeeld wordt de positie van de buisas in het horizontale vlak bepaald door, op een constante hoogte ten opzichte van de buisas, de positie en richting te bepalen waarin de magnetische veldsterkte maximaal of minimaal is.

5 De uitvinding heeft bovendien betrekking op een werkwijze voor het reduceren van de gevolgen van geïnduceerde stroom in ten minste één ondergrondse buisleiding, omvattende het bepalen van de in de ten minste ene ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte 10 zoals bovenstaand beschreven.

Dezelfde voordelen en effecten zoals bovenstaand beschreven voor de werkwijze voor het bepalen van de geïnduceerde stroomsterkte, gelden voor de werkwijze voor het reduceren van de gevolgen daarvan.

15 Nadat de stroomsterkte is bepaald, wordt bepaald of de daarmee overeenkomende wisselspanning een bepaalde maximale spanning overschrijdt. Dit kan bijvoorbeeld een maximale spanning zijn die is opgegeven door een leidingeigenaar of die wettelijk is voorgeschreven. Indien 20 de maximale spanning wordt overschreden worden maatregelen toegepast om de gevolgen te reduceren. Dergelijke maatregelen zijn op zichzelf bekend. Bij voorkeur wordt hierbij de spanning door de buisleiding gereduceerd.

De werkwijze volgens de uitvinding kan uitgevoerd 25 worden met een systeem voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte, omvattende: - een sensor voor het meten van de magnetische veldsterkte; 30 - een geheugeneenheid voor het gekoppeld opslaan van ten minste één door de sensor gemeten magnetische veldsterkte en de afstand van de sensor ten opzichte van de as van de ondergrondse buisleiding; en 14 - een verwerkingseenheid die is ingericht om stap e) van de werkwijze zoals bovenstaand beschreven uit te voeren op de in de geheugeneenheid opgeslagen gegevens om de stroomsterkte te bepalen.

5 Een systeem met een sensor, een geheugeneenheid, en een verwerkingseenheid is bijvoorbeeld bekend uit US2009/0128156A1. Dit systeem wordt toegepast om een buisleiding te localiseren, door detectie van electromagnetische signalen van ondergrondse geleiders, in 10 het bijzonder buizen en kabels. Bijvoorbeeld omvat het systeem een GPS-eenheid en/of een invoereenheid, zoals een toetsenbord, voor het bepalen en/of invoeren van de afstand van de sensor ten opzichte van de as van de ondergrondse buisleiding.

15 In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de sensor, de geheugeneenheid en de verwerkingseenheid geïntegreerd. Bij voorkeur zijn deze elementen zodanig geïntegreerd dat zij een draagbaar systeem vormen.

Ten slotte heeft de uitvinding betrekking op een 20 computerprogramma dat, indien uitgevoerd op een computer, stap d) van de werkwijze zoals bovenstaand beschreven uitvoert en een informatiedrager die een dergelijk computerprogramma omvat. Dezelfde voordelen en effecten als bovenstaand beschreven voor de werkwijzen en het systeem 25 volgens de uitvinding gelden voor het computerprogramma en de informatiedrager.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorbeelduitvoeringsvormen daarvan, waarbij wordt verwezen 30 naar de bij gevoegde figuren, waarin: - figuur 1 toont een schematische weergave van een buisleiding en drie meetpunten; 15 - figuur 2 toont een schematische weergave van een systeem volgens de uitvinding; - figuur 3 toont in schematische weergave een bovenaanzicht van een praktische situatie waarop de 5 werkwijze volgens de uitvinding is toegepast; - figuur 4 toont een meting van het normale en tangentiële magneetveld in de situatie uit figuur 3; en - figuur 5 toont het magneetveld ten gevolge van de hoogspanningsverbindingen uit figuur 3.

10 Figuur 1 toont een buisleiding 2 in de ondergrond 4. De x-richting is gedefinieerd als de horizontale richting dwars op de as 6 van buisleiding 2. De y-richting is gedefinieerd als de axiale richting van buisleiding 2. De z-richting is gedefinieerd als de richting van de normaal op 15 as 6. Voor de helderheid wordt de buisleiding-as 6 als het nulpunt van zowel de x-as als z-as genomen.

Drie meetposities zijn getekend. Meetpunt Mi bevindt zich op positie (xi, ylr z±) . Meetpunt M2 bevindt zich op positie (x2 = 0, y2, z2) . Meetpunt M3 bevindt zich op (x3, 20 y3, z3) .

In de navolgende discussie zal de y-positie buiten beschouwing blijven, aangezien die vanwege symmetrieoverwegingen geen rol speelt, in ieder geval zolang kan worden uitgegaan van een buisleiding waarvan de 25 uiteinden ver verwijderd zijn van de meetposities. Bij bochten, uiteinden of andere veranderingen ten opzichte van een rechte, doorgaande buisleiding wordt de y-positie wel meegenomen in de werkwijze volgens de uitvinding.

Op de meetposities Mi, M2 en M3 wordt de 30 magnetische veldsterkte in de z-richting en de veldsterkte in de x-richting gemeten. De veldsterkte in de z-richting zal worden aangeduid als Bnormaal. De veldsterkte in de x-richting als Btangentiaai.

16

Bnormaai heeft een minimum in meetpositie M2, aangezien de richting van het magnetische veld op de positie x = 0 in hoofdzaak de x-richting is vanwege de rechterhandregel. Dit maakt het mogelijk om de x = 0 positie 5 te bepalen door te zoeken naar een minimum bij constante z.

Bovendien zal in de meetpositie M2 Btangentiaai een maximum vertonen voor constante z, wat een aanvullende of alternatieve mogelijkheid geeft voor het bepalen van de x = 0 positie.

10 Bnormaai en Btangentiaai worden bepaald op de meetposities Mi, M2 en M3. Vervolgens wordt de regressieanalyse stap uitgevoerd. In deze uitvoering wordt de versimpelde vorm van de wet van Biot-Savart toegepast, waarbij, uitgedrukt in x en z coördinaten, de grootte van 15 het magnetische veld gegeven wordt door: R = A*o 21 4n yjx2 + z2

Voor de veldsterktes in de normale (z) en tangentiële (x) richtingen geldt derhalve: x jU0 2 lx

Bnormaal — B * = — —— —5 ,

Vx2 + z2 4nxz+z2 z /lq 2/z

Btangentiaal = B * 20 In dit voorbeeld wordt afzonderlijk voor Bn0rmaai en

Btangentiaal een regressieanalyse uitgevoerd met bovengenoemde vergelijkingen. In dit geval wordt gebruikt gemaakt van het computerprogramma Matlab, waarin de routine 'fminsearch' wordt uitgevoerd, die een simplexmethode omvat. Alternatief 25 kan een kleinste kwadraten aanpassing worden uitgevoerd.

De regressieanalyse levert twee waarden voor de stroomsterkte op: één op basis van de Bn0rmaai metingen en één op basis van de Btangentiaal metingen. Deze twee stroomsterktes 17 worden gemiddeld om tot de uiteindelijke stroomsterkte te komen.

Op basis van bovenstaande formules van Bnormaai en Btangentiaai, wordt voor een gegeven hoogte (z-coördinaat) de 5 dichtheid van de magnetisch flux in de normaalrichting maxima verwacht op x = -z en x = z. Het verdient de voorkeur deze meetpunten in ieder geval mee te nemen.

Tevens geeft dit de mogelijkheid de diepte van de buisleiding te bepalen. Eerst wordt de x = 0 positie bepaald 10 door de x-positie te vinden waarop, bij constante hoogte,

Bnormaai minimaal is en/of Btangentiaai maximaal. Vervolgens wordt de x-positie bepaald waarop Bnormaai maximaal is. De afstand van deze x-positie tot x = 0 komt overeen met de z-positie ten opzichte van de buis. Doordat de hoogte waarop de meting 15 werd uitgevoerd ten opzichte van het aardoppervlak constant werd gehouden, volgt hieruit de diepte van de buisleiding onder het aardoppervlak.

Het normale magneetveld ten gevolge van de buisleiding bouwt zich langzamer af naarmate het meetpunt 20 zich verder verwijdert van de buisleiding dan het tangentiële magneetveld. Derhalve wordt bij voorkeur het normale magnetische veld gemeten in een gebied dat zich uitstrekt van x = -20 * z tot x = 20 * z en het tangentiële magnetische veld gemeten in een gebied van x = -10 * z tot x 25 = 10 * z.

Systeem 8 (figuur 2) omvat een sensor 10, een geheugeneenheid 12 en een verwerkingseenheid 14. Op verwerkingseenheid zijn een bedieningspaneel 16 en een beeldscherm 18 aangesloten. Met behulp van sensor 10 wordt 30 op de meetposities Mi, M2, M3 de magnetische veldsterkte gemeten, die worden opgeslagen in geheugeneenheid 12. Via bedieningspaneel 16 wordt per meetpositie de afstand of de coördinaten tot de buisas ingevoerd. Vervolgens berekent 18 verwerkingseenheid 14 op de bovenbeschreven wijze de stroomsterkte die vervolgens wordt weergegeven op beeldscherm 18.

De meetmethode is bovendien toegepast op een 5 praktische situatie die is getoond in figuur 3. Hierin zijn twee bovengrondse hoogspanningsverbindingen 20, 22 van 380 kV respectievelijk 150 kV aanwezig. De frequentie van de wisselspanning van de hoogspanningsverbindingen 20, 22 is 50 Hz. De verbindingen 20, 22 zijn schematisch weergegeven als 10 enkelvoudige lijnen, echter in de praktijk bestaan deze uit meerdere geleiders.

Parallel aan de hoogspanningsverbindingen loopt een stalen waterleiding 24 met een diameter van 1016 mm en een XLPE coating van 4 mm en een stalen leiding 26 voor ruwe 15 olie met een diameter van 609 mm.

De onderlinge afstand tussen waterleiding 24 en hoogspanningsverbinding 20 is 272 meter, tussen waterleiding 24 en olieleiding 26 is 19 meter en tussen olieleiding 26 en hoogspanningsverbinding 22 is 144 meter.

20 In de figuur is de x-richting gedefinieerd. Het nulpunt van de x-richting is gekozen zodanig dat de x-posities van de verbindingen 20, 22 en leidingen 24, 26 als volgt zijn: 25 Tabel 1: x-posities leidingen en hoogspanningsverbindingen Object x-positie hoogspanningsverbinding 20 (380 kV) -275 hoogspanningsverbinding 22 (150 kV) 160 waterleiding 24 -3 olieleiding 26 16

Het magnetische veld rond de buisleidingen 24, 26 werd gemeten met een Lutron 3d EMF-828 emf tester. De metingen vonden plaats loodrecht op het traject van de 19 buisleidingen. De metingen werden uitgevoerd op een constante hoogte van 1 meter ten opzichte van het maaiveld, en derhalve op een constante hoogte ten opzichte van de buisleidingen, die zich op een bekende diepte bevinden. Voor 5 waterleiding 24 was de meethoogte (z-coördinaat) 4,4 meter en voor olieleiding 26 was dit 4,35 meter.

Figuur 3 toont de meetresultaten. Ter verduidelijking van de figuren zijn de meetpunten in de figuur verbonden met een lijn. De x-as geeft de x-positie in 10 meters, de y-as geeft de magnetische fluxdichtheid in Tesla. De figuur toont de gemeten f luxdichtheid voor zowel Btangentiaai 3-lS Bnorraaai .

Het normale en tangentiële magnetische veld van hoogspanningsverbindingen 20 en 22 ter plaatse van de 15 buisleidingen 24 en 26 werd bepaald op basis van de bekende stroomsterktes door de hoogspanningsverbindingen. Dit is weergeven voor het gebied van x = -25 tot x = 25 in figuur 4. De x-as toont wederom de x-positie in meters en de y-as de magnetische fluxdichtheid in Tesla. De figuur toont een 20 grafiek van de magnetische veldsterkte in de normaal richting (Bn0rmaai) en in de tangentiale richting (Btangentiaai) .

De normale en tangentiële magneetveldsterkte werd gemeten op verschillende meetposities langs de buisleidingen. Vervolgens werd van de gemeten veldsterkte de 25 magnetische veldsterkte in de desbetreffende richting ten gevolge van de hoogspanningsleidingen 20, 22, afgetrokken. Met de resulterende magnetische veldsterktes (ABnormaai en ABtangentiaai) werd de regressieanalyse uitgevoerd, waarmee twee waarden voor de stroom door de buisleidingen werden bepaald. 30 Aan de hand van de elektrische eigenschappen werd deze stroom vervolgens per buis omgerekend naar de wisselspanning over de buis. De bepaalde stroomsterktes zijn weergegeven in Tabel 2.

20

Tabel 2: resulterende waarden voor de stroomsterktes meetrichting Leiding stroomsterktes(A) normaal water (24) 2.20 tangentieel water (24) 2.17 normaal olie (26) 0.65 tangentieel olie (26) 0.93

Uit deze tabel blijkt dat voor waterleiding 24 de 5 stroomsterkte berekend op basis van meting in de normaalrichting goed overeenkomt met de stroomsterkte berekend op basis van meting in de tangentiële richting.

Voor olieleiding 26 liggen de gevonden waarden verder uit elkaar. In de praktijk zal vanwege veiligheidsafwegingen 10 uitgegaan worden van de hoogste gevonden waarde voor de stroomsterkte. Aanvullend of alternatief kan uit de regressieanalyse worden bepaald hoe goed de meetwaarden overeenstemmen met de regressiefunctie, bijvoorbeeld op basis van de determinatiecoëfficiënt. Op basis hiervan kan 15 een gewogen gemiddelde genomen worden van de gevonden stroomsterktes, waarbij de stroomsterkte van een goede fit zwaarder wordt gewogen dan een minder goede fit.

Het verschil tussen de stroomsterkte in de waterleiding 24 en de stroomsterkte in olieleiding 26 wordt 20 veroorzaakt door het verschil in afstand tot de hoogspanningsverbindingen 20, 22 en het verschil in elektrische eigenschappen, onder andere veroorzaakt door het verschil in diameter. De weerstand van een buisleiding is omgekeerd evenredig met zijn diameter. De waterleiding heeft 25 de grootste diameter, zodat deze naar verwachting de kleinste weerstand heeft. Dit betekent dat bij gelijke geïnduceerde spanning een grotere stroom door de 21 waterleiding zal lopen dan door de olieleiding. Dit komt overeen met de bovenstaande resultaten.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De 5 gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies.

Claims (21)

22

1. Werkwijze voor het bepalen van een in ten minste één ondergrondse buisleiding (2) geïnduceerde stroomsterkte, 5 waarbij een stroom in de buisleiding geïnduceerd wordt door een wisselend magneetveld van één of meer nabije hoogspanningsverbinding, welke werkwijze de stappen omvat van: a) het bovengronds meten van de magnetische veldsterkte op 10 verschillende meetposities (Ml, M2, M3) in een gebied nabij de ten minste ene ondergrondse buisleiding; b) het berekenen van een verschil tussen de gemeten magnetische veldsterkte en een magnetische veldsterkte ten gevolge van de hoogspanningsverbinding, die bepaald 15 is op basis van een bekende stroomsterkte door de hoogspanningsverbinding, waarmee de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding op genoemde meetposities (Ml, M2, M3) bepaald wordt; c) het in bepalen van de afstand van de verschillende 20 meetposities (Ml, M2, M3) tot de as (6) van de ten minste ene ondergrondse buisleiding; d) het berekenen van de geïnduceerde stroomsterkte door het uitvoeren van een regressieanalyse op basis van de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding 25 op de genoemde meetposities (Ml, M2, M3) en corresponderende meetpositie-afstand om een met de meting overeenstemmende stroomsterkte te bepalen, met als regressiefunctie een vergelijking voor de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding 30 als functie van de afstand tot de as van de ten minste ene ondergrondse buisleiding en de te bepalen stroomsterkte door de ten minste ene ondergrondse buisleiding. 23

2. Werkwijze volgens conclusie 1, de stap a) omvattende het bovengronds meten van de magnetische veldsterkte op verschillende meetposities (Ml, M2, M3) in een gebied nabij ten minste twee ondergrondse buisleidingen en de stap d) 5 omvattende het uitvoeren van de regressieanalyse met als regressiefunctie een vergelijking voor de magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding als functie van de afstanden tot de assen van de ten minste twee ondergrondse buisleidingen en de stroomsterkte door elk van 10 de buisleidingen, om de stroomsterkte in de ten minste twee buisleidingen te bepalen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, de stap d) omvattende het uitvoeren van de regressieanalyse met als 15 regressiefunctie een vergelijking op basis van de wet van Biot-Savart.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarin de vergelijking n /*0 2/ . D =--IS .

477 R 20

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-4, de stap a) omvattende het meten van de magnetische veldsterkte in twee richtingen (x, z) loodrecht op de as van de ten minste ene ondergrondse buisleiding. 25

6. Werkwijze volgens conclusie 5, de stap d) omvattende: - het uitvoeren van een regressieanalyse op de gemeten magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding in een eerste van de twee richtingen om een eerste 30 stroomsterkte te verkrijgen;- het uitvoeren van een regressieanalyse op de gemeten magnetische veldsterkte ten gevolge van de buisleiding in een tweede van de twee richtingen om een tweede stroomsterkte te verkrijgen; en 24 - het middelen van de eerste stroomsterkte en de tweede stroomsterkte.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-6, de stap c) 5 omvattende het op basis van de gemeten magnetische veldsterkte bepalen van een coördinaat van de meetpositie ten opzichte van de buisleiding.

8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-7, waarbij de 10 stroomsterkte bepaald wordt in een deel van de ten minste ene buisleiding.

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-8, waarbij een stroomsterkteprofiel bepaald wordt, door voor verschillende 15 posities in de lengterichting van de buisleiding de stroomsterkte te bepalen.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-9, verder omvattende de stap van het berekenen van de grootte van de 20 wisselspanning over de buisleiding op basis van de bepaalde stroomsterkte.

11. Werkwijze voor het reduceren van de gevolgen van geïnduceerde stroom in ten minste één ondergrondse 25 buisleiding, omvattende het bepalen van de in de ten minste ene ondergrondse buisleiding geïnduceerde stroomsterkte volgens één van de conclusies 1-9.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij uit de 30 geïnduceerde stroomsterkte de grootte van de geïnduceerde wisselspanning in de buisleiding berekend wordt. 25

13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, verder omvattende het treffen van compenserende maatregelen op basis van de geïnduceerde stroomsterkte c.q. wisselspanning.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de compenserende maatregelen wisselstroomcorrosie van de buisleiding beperken.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij een 10 wisselstroomdrainage wordt aangelegd.

16. Werkwijze volgens conclusie 14 of 15, waarbij een afstand tussen de buisleiding en de hoogspanningsverbinding wordt vergroot. 15

17. Werkwijze volgens conclusie 14, 15 of 16, waarbij isolatiedelen geplaatst worden in de buisleiding.

18. Werkwijze volgens één van de conclusies 14-17, waarbij 20 de buisleiding magnetisch wordt afgeschermd.

19. Werkwijze voor de controle van een wisselstroomdrainage of een isolatiedeel tussen twee buisleidingdelen van een buisleiding, waarbij de geïnduceerde stroomsterke wordt 25 bepaald volgens één van de conclusies 1-9 nabij genoemde wisselstroomdrainage respectievelijk isolatiedeel.

20. Computerprogramma dat, indien uitgevoerd op een computer, stap d) van de werkwijze volgens één van de 30 conclusies 1-10 uitvoert.

21. Informatiedrager omvattende een computerprogramma volgens conclusie 20.