NO20101515A1 - Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann - Google Patents
Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann Download PDFInfo
- Publication number
- NO20101515A1 NO20101515A1 NO20101515A NO20101515A NO20101515A1 NO 20101515 A1 NO20101515 A1 NO 20101515A1 NO 20101515 A NO20101515 A NO 20101515A NO 20101515 A NO20101515 A NO 20101515A NO 20101515 A1 NO20101515 A1 NO 20101515A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- instrumented cable
- instrumented
- energy supply
- redundancy switching
- cable
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 206010014357 Electric shock Diseases 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Locating Faults (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
Abstract
Anordning (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing for en multi-seksjonert instrumentert kabel, så som en marin seismisk streamer, hvilken multi-seksjonerte instrumenterte kabel omfatter et antall ledende par (20a-b) for energiforsyning og dataoverføring, hvilken anordning (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er anordnet i forbindelse med en energiforsyning for den multi-seksjonerte instrumenterte kabelen. Anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er forsynt med midler (22a-b) for styring av hovedenergiforsyningen til ledende par (20a-b) i den instrumenterte kabelen og midler (23a-b) for svitsjing mellom ledende par (20a-b) i den instrumenterte kabelen. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for feilanalyse og redundanssvitsjing.
Description
Fremgangsmåte og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann, i samsvar med innledningen til patentkrav 1.
Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing, særlig en anordning med redundans for energistyring og dataoverføring, i samsvar med innledningen til patentkrav 8.
Bakgrunn
En måte å erverve seismiske data om grunnstrukturen under havbunnen er å bruke hydrofoner i instrumenterte kabler som taues bak et kartleggingsfartøy, kjent som seismiske kabler, for å registrere refleksjoner fra grunnstrukturen etter at en luftkanon er blitt benyttet for å generere en sjokkbølge ned i grunnen. De seismiske kablene består av et flertall ledende par som brukes for overføring av data og energiforsyning av elektronisk utstyr langs den seismiske kabelen.
Ved jevne intervaller langs den seismiske kabelen er det vanligvis anordnet en styringsinnretning, kalt "bird", som brukes for styring av de instrumenterte kablene i vannet. Avanserte styringsinnretninger kan ha opptil fire bevegelige vinger som brukes for posisjonsstyring av den instrumenterte kabelen i vannet. Videre vil avanserte styringsinnretninger inneholde interne batterier som kan brukes til å styre styringsinnretningen om energiforsyningen fra hovedkilden som forsyner de instrumenterte kablene, blir brutt. Vanligvis inneholder styringsinnretningene også mer eller mindre sofistikerte deler som f.eks. motorer, gir, akustiske transducere og elektroniske styringskretser som kan kommunisere med en sentral datamaskin ombord på kartleggingsfartøyet.
En instrumentert kabel kan være mer enn flere tusen meter lang og bestå av en rekke instrumenterte kabelsegmenter og styringsinnretninger. Styringsinnretningene er vanligvis festet til de instrumenterte kablene mellom to segmenter, f.eks. ved intervaller på 200 til 300 meter. Instrumenterte kabler omfatter vanligvis mer enn tolv ledere anordnet i mer enn seks balanserte ledende par som brukes til energiforsyning og dataoverføring.
På grunn av tap i de instrumenterte kablene er det vanlig å drive de instrumenterte kablene ved nokså høye spenningsnivåer. Vanligvis brukes spenning i området 400 til 600 volt. Høyspenningen kan være dødelig for mennesker hvis den påføres menneskekroppen direkte. Det våte og elektrisk ledende miljøet ombord på et kartleggingsfartøy vil bidra til økt fare for elektriske støt, og det er derfor svært viktig å kontrollere integriteten til de seismiske kablene og utstyret før slike høyspenninger anvendes på utstyret. Energiforsyninger for slikt utstyr omfatter derfor vanligvis en jordfeilindikator ("Ground Fault Indicator (GFI)") som en indikator på systemets helsetilstand.
Det er innlysende at de instrumenterte kablene vil bli utsatt for høye krefter når de taues med en viss hastighet gjennom vannet. Både friksjonskrefter på de instrumenterte kablene og styringskrefter fra styringsinnretningene vil bidra til en strekkraft som den instrumenterte kabelen må kunne tåle.
Om man tar i betraktning lengden på den instrumenterte kabelen, kan dette føre til svært høye strekkrefter i de første segmentene av den instrumenterte kabelen.
Ettersom den instrumenterte kabelen strekkes i sjøvannet, kan noe vann trenge inn i den instrumenterte kabelen. Om den instrumenterte kabelen også har noen mindre mekaniske skader, kan innstrømning av saltvann bli et stort problem. Vannlekkasje gjennom koblinger kan være et annet problem som senker integriteten og kvaliteten på det instrumenterte kabelsystemet.
Saltvann har høy ledningsevne og kan trenge videre inn i selve ledende hovedparene. Om en saltvannsbro eller en fuktighetsbane dannes mellom lederne i et par eller mellom ledende par kan dette vesentlig påvirke egenskapene til den instrumenterte kabelen. Fuktighet eller vann i den instrumenterte kabelen vil føre til ukontrollert overledning som kan forstyrre den grunnleggende driften av elektronikken eller føre til ukontrollert overledning til jord som kan føre til farlige situasjoner ombord på kartleggingsfartøyet. Det er derfor svært viktig å detektere og fjerne slike feil så tidlig som mulig.
De instrumenterte kablene, så som streamerkabler, blir vanligvis lagret på store tromler ombord på kartleggingsfartøyet før de sjøsettes. En fremgangsmåte som kan detektere feil i instrumenterte kabler før de sjøsettes vil være svært nyttig for å minimere servicetiden. Om feilen detekteres først etter at den instrumenterte kabelen er i vannet vil service- og reparasjonstiden øke betydelig. Videre vil kartleggingsfartøyet, i den tiden som trenges for reparasjon, være ute av drift.
Fra US 2008310298 er det kjent en streamer eller kabel for bruk til undergrunnskartlegging som omfatter en kommunikasjonslink, et flertall nettverksnoder innbyrdes koblet gjennom kommunikasjonslinken, der hver av de flertall nettverksnodene er konfigurert til å utføre en selvtest for å detektere en feiltilstand i den tilsvarende nettverksnoden, samt bypass-brytere for å kople forbi en eller flere nettverksnoder med feil.
US 2008100307 beskriver en feildetekteringsinnretning som mottar inputdata som indikerer om det er en feil i et elektrisk energisystem. Innretningen analyserer inputdataene for å fastslå om feilen er en indikasjon på kabelfeil som er selv-klarerende ("self-clearing cable fault") og genererer tilsvarende outputdata.
Fra US 5,883,856 er det kjent en forbedret havbunnskabel for et marint seismisk datainnsamlingssystem. Havbunnskabelen omfatter et kabelsegment som har en databuss. Kabelen, sammen med kabelsegmentet og bussen, blir brukt til å elektrisk koble en hovedstyringsenhet til første og andre moduler. Bussen omfatter første og andre brytere plassert nær motsatte ender av bussen. På denne måten, om en lekkasje oppstår i bussen, kan de første og andre bryterne åpnes og derigjennom elektrisk isolere bussen og stoppe lekkasjen.
US 2003117025 beskriver en undersjøisk kabelanordning som omfatter systemer og en fremgangsmåte for distribusjon og/eller overføring av energi og/eller data til interne enheter og eksterne enheter anordnet langs en undersjøisk kabel. Undersjøiske koblingssystemer og undersjøiske elektriske enheter kan brukes for distribusjonen og/eller overføringen av energi og/eller data.
Kjente teknikk feiler i å tilveiebringe en anordning eller fremgangsmåte for detektering av farlige situasjoner som kan oppstå på grunn av defekte instrumenterte kabelsegmenter og utstyrsfeil. Kjent teknikk feiler også i å presentere en anordning eller fremgangsmåte for å adressere problemet med hensyn til tidlig detektering av feil og en anordning og fremgangsmåte for fortsatt drift selv om en feil detekteres på en instrumentert kabel i drift.
Det er følgelig et behov for en anordning og fremgangsmåte som vesentlig vil bidra til høyere sikkerhet, forbedret feilanalyse og kortere tid til service og reparasjon av instrumenterte kabler.
Formål
Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte som løser problemene med kjent teknikk.
Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte for detektering av farlige situasjoner på grunn av ukontrollerte jordsløyfer som kan oppstå på grunn av defekte instrumenterte kabelsegmenter og utstyrsfeil.
Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte for å adressere spørsmålet angående tidlig detektering av feil.
Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte som gjør det mulig å fortsette driften, dvs. fortsette med kartlegging, selv om en feil detekteres på en instrumentert kabel eller utstyr i drift.
Til slutt er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning og fremgangsmåte som i betydelig grad vil resultere i høyere sikkerhet, forbedret feilanalyse og kortere tid til service og reparasjon av instrumenterte kabler, styringsinnretninger ("birds") og annet utstyr.
Oppfinnelsen
En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er angitt i patentkravene 2-7.
En anordning i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 8. Fordelaktige trekk ved anordningen er angitt i patentkravene 9-16.
En instrumentert kabel har et antall ledere anordnet i par, og typisk er den instrumenterte kabelen forsynt med et antall ledere anordnet i et antall balanserte ledende par som brukes til energiforsyning og dataoverføring. De balanserte ledende parene mates fra en energiforsyning og en energiforsynings-styringsenhet ombord på et kartleggingsfartøy. Vanligvis er et antall av disse ledende parene dedikert for energi og et antall av disse ledende parene er dedikert for dataoverføring. Dette styres av en styringsenhet ombord på fartøyet og kan endres i henhold preferanser. Et ledende par kan også være dedikert for overføring av både energi og data.
I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing (AFRS) for å sørge for økt redundans og sikker drift av en multi-segmentert instrumentert kabel. AFRS-en er forsynt med midler for styring av hovedenergiforsyningen til de ledende parene, dvs. styring av hovedenergiforsyning og dataoverføring til et segment av den instrumenterte kabelen og eventuelt styringsinnretninger ("birds") anordnet til dette segmentet. Fortrinnsvis er disse midlene en eller flere hovedbrytere, en for hvert ledende par i den instrumenterte kabelen, eller en eller flere multi-hovedbrytere for et antall ledende par.
AFRS-en er videre forsynt med midler for svitsjing mellom ledende par i den instrumenterte kabelen. Disse midlene er fortrinnsvis en eller flere kryssvenderbrytere ("crossover switch"), en for hvert ledende par i den instrumenterte kabelen, eller en eller flere multi-kryssvenderbrytere for et antall ledende par.
AFRS-en kan videre også omfatte midler for lokal jordfeildeteksjon ved hjelp av lokal måling av strøm/spenning for hvert ledende par og vurdering om det er asymmetri mellom positiv og negativ leder. Denne informasjonen kan brukes til å finne ut om feilen ligger i et instrumentert kabelsegment eller i en styringsinnretning for styring av den instrumenterte kabelen eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
For styring av midlene for styring av hovedenergiforsyningen til de ledende parene og for styring av midlene for parsvitsjing er AFRS-en forsynt med en styringsanordning og en tidsforsinkelsesenhet som kan realiseres enten ved hjelp av programvare eller maskinvare.
AFRS-en er fortrinnsvis forsynt med kommunikasjonsmidler for kommunikasjon med den sentrale styringsenheten ombord på fartøyet som styrer energiforsyningen og dataoverføringen til den instrumenterte kabelen.
AFRS-en i samsvar med oppfinnelsen kan anordnes på flere steder i forbindelse med energiforsyningen for den instrumenterte kabelen, så som: - integrert i eller anordnet til en styringsinnretning for styring av posisjonen til en instrumentert kabel, - integrert i eller anordnet til den instrumenterte kabelen, så som i forbindelse med koblinger for tilkobling av instrumenterte kabelsegmenter, eller
- integrert i eller anordnet til utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
Som nevnt ovenfor er styringsanordningen for AFRS-en forsynt med en styringsenhet som kan integreres i AFRS-en, styringsenheten kan integreres som en separat enhet i en styringsinnretning for en instrumentert kabel, eller styringsenheten kan også være en styringsenhet for styringsinnretningen. Driften av AFRS-en kan også styres basert på kommandomeldingerfra en sentral styringsenhet anordnet ombord på kartleggingsfartøyet, slik at ingen dedikert styringsenhet er nødvendig i AFRS-en.
Ved hjelp av den ovenfor beskrevne AFRS-en kan kontrollert feildetektering utføres på den multi-segmenterte instrumenterte kabelen. Det er også mulig å sørge for fortsatt drift selv om et ledende par har en feil.
Oppfinnelsen bruker to strategier, en for feildeteksjon og en for styring hvis en feil oppdages. Feildeteksjonsstrategien innebærer at AFRS-en, som fortrinnsvis er anordnet i forbindelse med hvert segment av den instrumenterte kabelen, anvender en tidsforsinkelse med en forhåndsbestemt varighet før energi tilføres neste instrumenterte kabelsegment av den instrumenterte kabelen. Dette gjøres gjennom forsinket svitsjing av de ledende parene i styringsinnretningen før energi tilføres neste instrumenterte kabelsegment. Hver styringsinnretning (hvis tilstede) og det samsvarende instrumenterte kabelsegmentet er derfor satt i drift i en bestemt tidsluke som kan detekteres av en sentral styringsenhet ombord på fartøyet. Ved å måleøkningen i strøm fra hovedenergiforsyningen i den tilsvarende tidsluken, ved hjelp av den sentrale styringsenheten på kartleggingsfartøyet, vil det være mulig å detektere om styringsinnretningen og det følgende segmentet forbruker det korrekte og spesifiserte strømnivået. Dersom strømnivået ikke er i henhold til forhåndsbestemte verdier kan energiforsyningen svitsjes til et annet ledende par i det instrumenterte kabelsegmentet, for dermed å oppnå en redundant energiforsyningsløsning. Feildetekteringsstrategien omfatter fortrinnsvis også å vurdere lokale målinger av strøm/spenning for hvert ledende par for å vurdere om det er asymmetri mellom positiv og negativ leder for derved å finne ut om feilen ligger i det instrumenterte kabelsegmentet eller i en styringsinnretning for styring av den instrumenterte kabelen eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
Nivået på feilstrømmen er en indikasjon på den farlige situasjonen med hensyn til farlige spenninger. Om feilstrømmen er svært høy, er det sannsynlig at det er noen ukontrollerte jordsløyfer som kan føre til farlige spenninger ombord. Detektering av denne situasjonen, umiddelbart etter at energi er tilført det instrumenterte kabelsegmentet gjør at man kan unngå farlige situasjoner for operatører og personell ombord.
Styringsstrategien omfatter direkte styring av energidistribusjonslinjen dersom en feil er tilstede. Dersom en feilsituasjon detekteres, kan AFRS-en selv svitsje energiforsyningen over til et redundant ledende par. Videre kan dette også gjøres ved hjelp av en sentral styringsenhet ombord på kartleggingsfartøyet ved å sende en styringsmelding til AFRS-en.
Følgelig kan en fremgangsmåte for feildetektering og styring oppsummeres med følgende trinn:
a) tilføre energi til AFRS nummer x og segment nummer y av den instrumenterte kabelen,
b) måle totalt strømnivå fra en hovedenergiforsyning,
c) evaluere det målte strømnivået i henhold til forhåndsbestemte verdier, og
cl) hvis den målte strømmen ikke er i henhold til forhåndsbestemte verdier, svitsje
energiforsyningen til et annet ledende par ved hjelp av AFRS-en og gjenta trinnene a)-c),
c2) hvis det målte strømnivået er i henhold til forhåndsbestemte verdier, øke x og y med en og gjenta trinnene a)-c),
d) gjenta trinnene a)-c) for alle AFRS-er og instrumenterte kabelsegmenter.
Trinn a) omfatter at hver AFRS anvender en tidsforsinkelse med en forhåndsbestemt varighet
før energi tilføres det neste instrumenterte kabelsegmentet ved hjelp av forsinket svitsjing av de ledende parene før spenning tilføres det neste kabelsegment.
Trinn b) omfatter måling av strømnivået i en tilsvarende tidsluke for å detektere om AFRS-en og det følgende instrumenterte kabelsegmentet forbruker korrekt og spesifisert strømnivå.
Trinn b) kan videre omfatte lokale spennings- og strømmålinger ved hjelp av AFRS-en.
Trinn c) omfatter at dersom det målte strømnivået ligger utenfor de forhåndsbestemte verdiene, vil styringsinnretningene ved hjelp av den integrerte styringsenheten, den dedikerte styringsenheten eller en kommandomelding fra en sentral styringsenhet ombord på kartleggingsfartøyet, svitsje energidistribusjonslinjen til et annet ledende par, dvs. et redundant ledende par.
Trinn c) kan videre omfatte vurdering av de lokale strøm- og spenningsmålingene for å fastslå om feilen er tilstede i det instrumenterte kabelsegmentet, en styringsinnretning eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
Trinn c) kan videre omfatte at dersom en feil blir detektert; sjekke om det ledende paret kan benyttes for dataoverføring. Dersom det ledende paret kan benyttes for dataoverføring vil den sentrale styringsenheten ombord på kartleggingsfartøyet konfigurere dette ledende paret for dataoverføring.
Den ovenfor beskrevne feilanalysen kan utføres som en "på trommel testing", dvs. før utlegging, noe som vil gjøre det lett å erstatte defekte komponenter før utlegging. Feilanalysen kan utføres mens den instrumenterte kabelen legges ut i sjøen, slik at hvert segment og tilhørende utstyr testes fortløpende. Feilanalysen kan også utføres under drift.
På denne måten vil tidlig deteksjon av feilsituasjoner kunne tilveiebringes til enhver tid i en operasjon. Ved redundant svitsjing i tilfelle feilelementer sikres fortsatt drift av operasjonen til enhver tid.
Hvis en feil detekteres, kan det ledende paret brukes for dataoverføring, selv om energiforsyningen er defekt, så lenge det ledende paret ikke er ødelagt, dvs. dersom motstanden ikke er uendelig.
Ytterligere detaljer og fordelaktige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.
Eksempel
Oppfinnelsen vil nedenfor bli nærmere beskrevet med henvisning til de vedlagte figurene, hvor: Figur 1 viser et forenklet riss av en energiforsyning ombord på et kartleggingsfartøy som forsyner en kjede av styringsinnretninger og instrumenterte kabelsegmenter,
Figur 2 viser en styringsinnretning av kjente teknikk,
Figur 3 viser en grunnleggende skjematisk skisse av en anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i samsvar med oppfinnelsen, og
Figur 4a-4d viser et eksempel på feildetektering.
Det henvises nå til Figur 1 som viser en energiforsyning 11 på et kartleggingsfartøy, hvilken forsyner en kjede av instrumenterte kabelsegmenter 12, og hvor styringsinnretninger 13 er anordnet mellom instrumenterte kabelsegmenter 12 for styring av den instrumenterte kabelen. Energiforsyningen er koblet til et felles jordpotensial 14, for eksempel fartøyets jord, og danner et positivt og negativt potensial for et ledende par.
Det henvises nå til Figur 2 som viser et eksempel på en styringsinnretning 13 av kjent teknikk, for eksempel som beskrevet i norske patenter NO 328856 og NO 329190 i søkerens navn. Styringsinnretningen 13 er forsynt med koblingsmidler 15a-b tilpasset for mekanisk og elektrisk tilkobling av styringsinnretningen 13 i serie mellom to tilliggende instrumenterte kabelsegmenter 12 av en multi-segmentert instrumentert kabel/streamer. Styringsinnretningen 13 omfatter tre like vinger 16, for eksempel såkalte "smarte vinger" ("smart wings"), hvor all elektronikk og sensorer er innkapslet i vingene, hvilke vinger 16 er jevnt fordelt rundt en hovedkropp 17, og er en såkalt tre-akset styringsinnretning. Vingene 16 er fortrinnsvis utformet slik at de er koblet til hovedkroppen 17 både mekanisk og elektrisk ved hjelp av en hurtigkobling.
Hovedkroppen 17 er fortrinnsvis anordnet slik at gjennomføringen av ledere mellom de instrumenterte kabelsegmentene 12 er adskilt fra vingemekanikken, drivmidler, styringsmidler og sensorer. Dette for å unngå funksjonsfeil i tilfelle mekanisk skade på styringsinnretningen 13, eksempelvis lekkasje. Styringsinnretningen 13 kan være anordnet for trådløs overføring av data og energi mellom hovedkroppen 17 og vingene 16. Styringsinnretningen 13 kan videre være forsynt med akustiske transducere 18 for akustiske avstandsmålinger.
Det henvises igjen til Figur 1. For enkelhets skyld er oppfinnelsen beskrevet for en instrumentert kabel omfattende to balanserte ledende par 20a-b benyttet for overføring av data og energiforsyning til styringsinnretningen 13 og de instrumenterte kabelsegmentene, samt og utstyr anordnet dertil. Styringsinnretningene 13 er forsynt med intern energiforsyning og batterier som kan lades opp fra et av de ledende parene 20a-b. Styringsinnretningen 13 er fortrinnsvis forsynt med en ombord styringsenhet og programvare for kontroll og styring. De balanserte ledende parene 20a-b forsynes fra energiforsyningen 11 og en sentral styringsenhet (ikke vist) ombord på kartleggingsfartøyet. Spenningsnivået er vanligvis 600 volt balansert, dvs. pluss/minus 300 volt med hensyn til chassis-jord på energiforsyningen 11. 600 V DC energiforsyningen er jordet 14 med chassis til sikkerhetsjord ombord på kartleggingsfartøyet.
Der henvises nå til Figur 3 som viser en grunnleggende skjematisk skisse av en anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing 21 (AFRS) i samsvar med oppfinnelsen. I samsvar med en første utførelsesform er AFRS-en integrert i eller anordnet til en styringsinnretning 13 som beskrevet ovenfor. AFRS-en 21 omfatter midler for å styre hovedenergiforsyningen til de ledende parene 20a-b i form av hovedbrytere 22a-b, en for hvert ledende par 20a og henholdsvis 20b, eller en eller flere multi-brytere for et antall ledende par 20a-b. AFRS-en 21 omfatter videre midler for svitsjing mellom de ledende parene 20a-b i form av kryssvenderbrytere 23a-b (crossover switch), en for hvert ledende par 20a og henholdsvis 20b, eller en eller flere multi-kryssvenderbrytere for et antall ledende par 20a-b. AFRS-en 21 omfatter videre midler for styring av bryterne 22a-b og 23a-b i form av en tidsforsinkelsesenhet 24, som kan implementeres enten som programvare eller maskinvare, og en styringsenhet 25. Styringsenheten 25 kan anordnes som en separat enhet i styringsinnretningen 13 eller integreres i styringsenheten til styringsinnretningen 13. Tidsforsinkelsesenheten 24 styres ved hjelp av styringsenheten 25.
AFRS-en 21 er videre fortrinnsvis forsynt med midler for lokal jordfeildeteksjon i form av midler for måling av strøm og/eller spenning lokalt for hvert ledende par for å vurdere om det er asymmetri mellom positiv og negativ leder 20a-b for å finne ut om feilen ligger i det instrumenterte kabelsegmentet 12, i en styringsinnretning 13 for styring av den instrumenterte kabelen eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
I samsvar med en andre utførelsesform er AFRS-en 21 integrert i eller anordnet til den instrumenterte kabelen, så som i forbindelse med koblinger for sammenkobling av instrumenterte kabelsegmenter.
I samsvar med en tredje utførelsesform er AFRS-en 21 integrert i eller anordnet til utstyr som er anordnet til den instrumenterte kabelen.
Hvordan AFRS-en 21 virker vil nå bli beskrevet med utgangspunkt i den første utførelsesformen.
AFRS-en 21 i forbindelse med hver styringsinnretning 13 anvender en forhåndsbestemt tidsforsinkelse før energi tilføres det neste segmentet 12 av den instrumenterte kabelen ved hjelp av tidsforsinkelsesenheten 24 som styrer hovedbryterne 22a-b. Dette gjøres ved forsinket svitsjing av de ledende parene 20a-b før spenning tilføres det neste instrumenterte kabelsegmentet 12. Hver styringsinnretning 13 og det tilsvarende instrumenterte kabelsegmentet 12 er derfor satt i drift i en bestemt tidsluke som kan detekteres av en sentral datamaskin ombord på kartleggingsfartøyet. Ved å måleøkningen i strøm fra hovedenergiforsyningen 11 i den tilsvarende tidsluken vil det være mulig å detektere om styringsinnretningen 13 og det samsvarende seismiske kabelsegmentet 12 forbruker det korrekte og spesifiserte strømnivået. Dersom strømnivået ikke er i henhold til forhåndsbestemte verdier, kan energiforsyningen svitsjes til et annet ledende par 20a-b i styringsinnretningen 13/AFRS-en 21 ved hjelp av kryssvenderbryterne 23a-b, for dermed å
oppnå en redundant energiforsyningsløsning.
Siden AFRS-en 21/styringsinnretningen 13 er forsynt med en styringsenhet 25 med intern prosessor, programvare og kommunikasjonsanordninger, vil det være mulig å styre energidistribusjonslinjen direkte fra styringsenheten 25 i AFRS-en 21/styringsinnretningen 13. Dersom en feilsituasjon detekteres, kan AFRS-en 21 selv svitsje energiforsyningen over til et redundant ledende par 20a-b. Videre kan dette også gjøres ved hjelp av den sentrale styringsenheten ombord på fartøyet gjennom å sende en kommandomelding til AFRS-en 21. Som nevnt ovenfor tilveiebringer midlene for strøm- og spenningsmålinger også verdifull informasjon for vurdering om det er det instrumenterte kabelsegmentet, styringsinnretningen eller annet utstyr som har en feil.
Det henvises nå til Figur 4a-d som viser et eksempel på feildetektering i samsvar med oppfinnelsen. Figur 4a illustrerer at et instrumentert kabelsegment 12 og en styringsinnretning 13 betraktes som en seksjon som skal testes. Ettersom seksjonene suksessivt forsynes med energi fra kartleggingsfartøyet ved hjelp av hovedbryterne 22a-b, kan man måle et totalt strømnivå for systemet siden seksjonene forsynes med energi suksessivt. Seksjonene forsynes med energi suksessivt gjennom en viss forhåndsbestemt tidsforsinkelse. Ettersom strømnivået per seksjon i utgangspunktet er kjent, vil et avvik fra det normale strømnivået indikere at noe er galt med den aktuelle seksjonen, dvs. det instrumenterte kabelsegmentet 12, styringsinnretningen 13, eller begge.
Tidsforsinkelsen kan for eksempel anordnes gjennom lading av et RC-nettverk, som vist i Figur 4b. Ettersom hovedbryterne 22a-b aktiveres eller spenning tilføres RC-nettverket, vil spenningen over C stige eksponentielt, som vist i Figur 4c. Når en forhåndsbestemt spenning over C er oppnådd, vil energiforsyningen av seksjonen, dvs. det instrumenterte kabelsegment 12 og styringsinnretningen 13, bli iverksatt.
Ettersom den tilførte spenningen vil reduseres etter hvert som avstanden til den aktuelle seksjonen, dvs. det instrumenterte kabelsegmentet 12 og styringsinnretningen 13, øker på grunn av tap i de ledende parene 20a-b, vil det ta lengre tid for hver seksjon, dvs. instrumentert kabelsegment 12 og styringsinnretning 13, å nå punktet for iverksetting. Som det kan sees i Figur 4b, vil seksjon A tilføres energi først og vil nå tidspunktet for iverksetting ved ta. Seksjon B vil ha lavere inputspenning og vil trenge mer tid for å nå tidspunktet tb for iverksetting. Strømnivået vil dermed følge en trinn-liknende kurve, som vist i Figur 4d, hvor hvert trinn vil være noe lengre enn det foregående, dvs. t2 - ti < t3 -12, osv. Trinn-nivået vil imidlertid være konstant ettersom hver seksjon vil forbruke den samme strømmen. Dersom trinn-nivået blir for lavt, som angitt for en tredje seksjon ved tidspunkt t3 i Figur 4d, vil dette indikere at det er en feiltilstand i en tredje seksjon, og en kan da bruke kryssvenderbryterne 23a-b for å velge et annet ledende par 20a-b for energiforsyning. Etter at et nytt ledende par 20a-b er valgt, kan testen utføres igjen for å se om feilen fortsatt er tilstede.
Dette betyr at man i samsvar med oppfinnelsen bruker brytere, tidsforsinkelse og CPU-styring for å oppnå redundans og feildeteksjon i den instrumenterte kabelen og styringsinnretningen 13. Utgangsspenning oppstår bare etter en tidsforsinkelse etter at spenning blir påtrykt ved inngangen.
For å kunne fastslå om feilen er tilstede i det instrumenterte kabelsegmentet 12, styringsinnretningen 13 eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen vurderer man de lokale strøm- og/eller spenningsmålingene. Dersom det er asymmetri mellom positiv og negativ leder 20a-b betyr dette at feilen ligger i kabelsegmentet. Feil i styringsinnretningen 13 kan spores ved å benytte måling av spenninger og strømmer i styringsinnretningen 13.
Claims (16)
1. Fremgangsmåte for feildetektering og styring av en multi-segmentert instrumentert kabel, så som en marin seismisk streamer, hvilken multi-segmenterte instrumenterte kabel omfatter et antall ledende par for energiforsyning og dataoverføring, hvor en anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing er anordnet i forbindelse med en energiforsyning til den instrumenterte kabelen,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) tilføre energi til anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing nummer x og instrumentert kabelsegment nummer y langs den instrumenterte kabelen, b) måle totalt strømnivå fra en hovedenergiforsyning, c) evaluere det målte strømnivået i henhold til forhåndsbestemte verdier, og
cl) hvis den målte strømmen ikke er i henhold til forhåndsbestemte verdier, svitsje energiforsyningen til et annet ledende par ved hjelp av anordningen for feilanalyse og redundanssvitsjing og gjenta trinn a)-c), eller
c2) hvis det målte strømnivået er i henhold til forhåndsbestemte verdier, øke x og y med en og gjenta trinn a)-c), d) gjenta trinn a)-c) for alle anordninger for feilanalyse og redundanssvitsjing og instrumenterte kabelsegmenter.
2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn a) omfatter at hver anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing anvender en tidsforsinkelse med en forhåndsbestemt varighet før energi tilføres det neste instrumenterte kabelsegmentet ved hjelp av forsinket svitsjing av de ledende parene før spenning tilføres det neste kabelsegmentet.
3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn b) omfatter måling av totalt strømnivå i en tilsvarende tidsluke for å detektere om anordningen for feilanalyse og redundanssvitsjing og etterfølgende instrumenterte kabelsegment forbruker korrekt og spesifisert strømnivå.
4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn b) videre omfatter å utføre lokale spennings- og strømmålinger ved hjelp av anordningen for feilanalyse og redundanssvitsjing.
5. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn c) omfatter at dersom det målte strømnivået er utenfor forhåndsbestemte verdier svitsjer anordningen for feilanalyse og redundanssvitsjing energiforsyningsbanen over til et annet ledende par.
6. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 1-5,karakterisert vedat trinn c) videre omfatter vurdering av lokale strøm- og spenningsmålinger for å fastslå om feilen er tilstede i det instrumenterte kabelsegmentet, en styringsinnretning eller annet utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
7. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 1-6,karakterisert vedat trinn c) videre omfatter at, hvis en feil detekteres, sjekke om det ledende paret kan benyttes for dataoverføring.
8. Anordning (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing for en multi-segmentert instrumentert kabel, så som en marin seismisk streamer, hvilken multi-segmenterte instrumenterte kabel omfatter et antall ledende par (20a-b) for energiforsyning og dataoverføring, hvilken anordning (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er anordnet i forbindelse med en energiforsyning til den instrumenterte kabelen,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er forsynt med midler (22a-b) for styring av energiforsyningen til ledende par (20a-b) til den instrumenterte kabelen og midler (23a-b) for svitsjing av energiforsyningen mellom ledende par (20a-b) i den instrumenterte kabelen.
9. Anordning i samsvar med patentkrav 8,karakterisert vedat midlene (22a-b) for styring av energiforsyningen er en eller flere hovedbrytere, en for hvert ledende par (20a-b), eller en eller multi-hovedbrytere for et antall ledende par (20a-b).
10. Anordning i samsvar med patentkrav 8,karakterisert vedat midlene (23a-b) for svitsjing mellom ledende par (20a-b) i den instrumenterte kabelen er en eller flere kryssvenderbrytere, en for hvert ledende par (20a-b), eller en eller flere multi-kryssvenderbrytere for et antall ledende par (20a-b).
11. Anordning i samsvar med patentkrav 8,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing omfatter en tidsforsinkelsesenhet (24), enten programvare-implementert eller maskinvare-implementert.
12. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 8-11,karakterisert vedat midlene (22a-b) for styring av hovedenergien er koblet til tidsforsinkelsesenheten (24).
13. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 8-12,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing omfatter en styringsenhet (25), til hvilken midlene (22a-b) for styring av hovedenergiforsyningen, midlene (23a-b) for svitsjing mellom ledende par (20a-b) og tidsforsinkelsesenheten (24) er anordnet.
14. Anordning i samsvar med patentkrav 8,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er forsynt med midler for lokal måling av strøm og spenning i de ledende parene (20a-b).
15. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 8-14,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er: - integrert i eller anordnet til en styringsinnretning (13) for styring av posisjonen til en instrumentert kabel; - integrert i eller anordnet til den instrumenterte kabelen, så som i forbindelse med koblinger for sammenkobling av instrumenterte kabelsegmenter; eller - integrert i eller anordnet til utstyr anordnet til den instrumenterte kabelen.
16. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 8-15,karakterisert vedat anordningen (21) for feilanalyse og redundanssvitsjing er forsynt med midler for kommunikasjon med en sentral styringsenhet anordnet for styring av energiforsyning og dataoverføring til den instrumenterte kabelen, samt for måling av totalt strømnivå i den instrumenterte kabelen.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20101515A NO332207B1 (no) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann |
| DK11185534.2T DK2447737T3 (da) | 2010-10-28 | 2011-10-18 | Fremgangsmåde og indretning til fejlanalyse og redundansomstilling i en strømforsyning til et instrumentkabel bugseret i vand |
| EP11185534.2A EP2447737B1 (en) | 2010-10-28 | 2011-10-18 | Method and device for fault analysis and redundancy switching in a power supply for an instrument cable towed in water |
| ES11185534T ES2422207T3 (es) | 2010-10-28 | 2011-10-18 | Método y dispositivo para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en una fuente de alimentación eléctrica para un cable de instrumento tendido en el agua |
| US13/281,536 US20120106012A1 (en) | 2010-10-28 | 2011-10-26 | Method and device for fault analysis and redundancy switching in a power supply for an instrument cable towed in water |
| BRPI1106815-9A BRPI1106815B1 (pt) | 2010-10-28 | 2011-10-27 | Método para detecção de falha e controle de um cabo de instrumento em multi-seção, e, dispositivo para análise de falha e comutação de redundância para um cabo de instrumento em multi-seção |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20101515A NO332207B1 (no) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20101515A1 true NO20101515A1 (no) | 2012-04-30 |
| NO332207B1 NO332207B1 (no) | 2012-07-30 |
Family
ID=44799855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20101515A NO332207B1 (no) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120106012A1 (no) |
| EP (1) | EP2447737B1 (no) |
| BR (1) | BRPI1106815B1 (no) |
| DK (1) | DK2447737T3 (no) |
| ES (1) | ES2422207T3 (no) |
| NO (1) | NO332207B1 (no) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102967784B (zh) * | 2012-11-26 | 2014-12-03 | 中国海洋石油总公司 | 一种海上地震勘探电缆上数字单元的故障检测方法及装置 |
| WO2015047226A1 (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Evaluation of downhole electric components by monitoring umbilical health and operation |
| US9459944B2 (en) | 2013-10-30 | 2016-10-04 | Pgs Geophysical As | Method and system for streamer redundancy |
| US10964668B2 (en) | 2017-02-28 | 2021-03-30 | Pgs Geophysical As | Stacked transistor packages |
| US11105941B2 (en) | 2017-08-14 | 2021-08-31 | Pgs Geophysical As | Managing movement of data packets along a geophysical sensor cable |
| US11480699B2 (en) | 2019-10-02 | 2022-10-25 | Sercel | Fast power on method for marine acquisition streamer |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1060643A (en) * | 1963-09-12 | 1967-03-08 | English Electric Co Ltd | Electrical fault detection arrangement |
| US4023140A (en) * | 1975-05-12 | 1977-05-10 | Western Geophysical Company Of America | Seismic data telemetering system |
| FR2509053A1 (fr) * | 1981-07-02 | 1983-01-07 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de detection des entrees d'eau a l'interieur d'une flute sismique |
| US7176589B2 (en) | 1995-09-22 | 2007-02-13 | Input/Output, Inc. | Electrical power distribution and communication system for an underwater cable |
| US5883856A (en) | 1997-10-31 | 1999-03-16 | Input/Output, Inc. | Power switching method for marine seismic acquisition systems |
| AU2002315035A1 (en) * | 2001-06-11 | 2003-04-07 | Input/Output, Inc. | Apparatus and method for distributed control of seismic data acquisition |
| US7672812B2 (en) | 2006-11-01 | 2010-03-02 | Abb Research Ltd. | Cable fault detection |
| US20080310298A1 (en) | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Geir Andre Motzfeldt Drange | Providing Bypass Switches to Bypass Faulty Nodes |
| US7986500B2 (en) * | 2007-12-06 | 2011-07-26 | Honeywell International Inc. | Ground fault detection in an ungrounded electrical system |
| NO328856B1 (no) | 2008-01-09 | 2010-05-31 | Kongsberg Seatex As | Styringsinnretning for posisjonering av seismiske streamere |
| NO329190B1 (no) | 2008-01-09 | 2010-09-06 | Kongsberg Seatex As | Styringsinnretning for posisjonering av seismiske streamere |
-
2010
- 2010-10-28 NO NO20101515A patent/NO332207B1/no unknown
-
2011
- 2011-10-18 ES ES11185534T patent/ES2422207T3/es active Active
- 2011-10-18 DK DK11185534.2T patent/DK2447737T3/da active
- 2011-10-18 EP EP11185534.2A patent/EP2447737B1/en active Active
- 2011-10-26 US US13/281,536 patent/US20120106012A1/en not_active Abandoned
- 2011-10-27 BR BRPI1106815-9A patent/BRPI1106815B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO332207B1 (no) | 2012-07-30 |
| EP2447737A1 (en) | 2012-05-02 |
| EP2447737B1 (en) | 2013-05-29 |
| BRPI1106815A2 (pt) | 2013-05-28 |
| DK2447737T3 (da) | 2013-07-29 |
| BRPI1106815B1 (pt) | 2023-10-31 |
| BRPI1106815A8 (pt) | 2023-04-11 |
| US20120106012A1 (en) | 2012-05-03 |
| ES2422207T3 (es) | 2013-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20101515A1 (no) | Fremgangsmate og anordning for feilanalyse og redundanssvitsjing i en energiforsyning for en instrumentert tauet kabel i vann | |
| US8575945B2 (en) | Subsea line monitoring device | |
| CA2307557C (en) | Power switching method for marine seismic acquisition systems | |
| US9599660B2 (en) | Electrical interconnect status monitoring system | |
| BRPI0907605B1 (pt) | Aparelho, montagem e método de teste submarino | |
| US20080310298A1 (en) | Providing Bypass Switches to Bypass Faulty Nodes | |
| EP2869091B1 (en) | Method and system for streamer redundancy | |
| US11555843B2 (en) | Method and system for localizing a short circuit between a conductor and an electrically conductive shield surrounding said conductor | |
| EP2706365B1 (en) | Testing a fuse | |
| US11442095B2 (en) | Cable harness test system and test method for checking cable harnesses | |
| CN106483382A (zh) | 一种gis电路回路电阻测量仪及测量方法 | |
| NO332731B1 (no) | Fremgangsmate for a bevare en verktoystreng installert i en oljebronn, samt tilhorende overforingsmontasje | |
| US5883856A (en) | Power switching method for marine seismic acquisition systems | |
| NO341044B1 (no) | Fremgangsmåte og system for signal- og kraftoverføring i en brønninstallasjon | |
| BR102015000450B1 (pt) | Arranjo de teste, módulo sensor, e, método para detectar a localização de uma falha de isolamento em uma instalação | |
| BR112015027852B1 (pt) | Unidade e sistema elétrico submarino, e, método para operar uma unidade elétrica submarina | |
| NO315486B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning for påvisning og lokalisering av elektriske strömlekkasjebaner | |
| EP2848762A1 (en) | Providing power to a subsea node | |
| CN218270788U (zh) | 一种用于dsq水管倾斜仪的现场检测装置 | |
| EP1536243A1 (en) | Monitoring system for communication and remote signaling lines | |
| KR20220157204A (ko) | 감지선손상여부판단장치 및 그의 방법 | |
| HU189340B (en) | Measuring system for detecting locations of faults |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: KONGSBERG MARITIME AS, NO |