NO20131005A1 - Undervannsplassert anordning og fremgangsmåte - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en undervannsplassert anordning og fremgangsmåte. Særlig vedrører den en fremgangsmåte og anordning for å måle linjeisolasjonsegenskaper og en fremgangsmåte og anordning for kommunikasjon. Mer spesifikt, men ikke utelukkende, vedrører den foreliggende oppfinnelsen måling av linjeisolasjonsegenskaper til undervannsutstyr, slik som det som anvendes i olje- og gassbrønnkontrollutstyr.

Det er ofte nødvendig å skjerme en elektrisitetsledende ledning med et elektrisk isolerende materiale, for eksempel for å hindre elektrisk forbindelse mellom tilgrensende kabler eller til et ledende medium i hvilket ledningen er anordnet. Ettersom det er viktig med korrekt virkemåte av isolasjonsmaterialet, er det kjent å overvåke dets tilstand, for eksempel ved å måle isolasjonsmotstand, isolasjonskapasitans eller polariseringsindeks.

I undervannsanvendelser anvendes isolerte kabler i det elektrisk ledende mediet i sjøvann, og isolasjonsmaterialet hindrer elektrisk tap gjennom sjøvannet, så vel som å utføre en rekke andre funksjoner. En av de vanligste årsakene til svikt i undervannssystemer, er svikt i elektrisk isolasjon som følge av inntrengning av sjøvann. En slik svikt kan føre til kortslutninger mellom ledere og/eller strømgjennomganger fra spenningsbærende ledere til jord.

Disse typer av svikt kan etter hvert føre til totalt tap av elektrisk kontroll under vann og derfor til en ikke-planlagt driftsstans i produksjon fra én eller flere brønner. Nåværende kjente løsninger på problemet støtter seg tungt til inngripen for å koble fra undervannsutstyr, kabler og konnektorer og for å bytte ut med nytt til feilen er funnet eller fjernet. Slik inngripen er en svært ineffektiv, tidkrevende og kostbar feilsøkingsmåte.

US5883517, JP2005062124 og EP1586910 beskriver en rekke arrangementer fra kjent teknikk for å måle linjeisolasjonsegenskaper i undervannsnettverk. US5883517 vedrører måling av egenskapene til en kommunikasjonslinje og omfatter registrering av noen målinger, sammenligning av de målte dataene med data som er representative for linjen når den er i en kjent tilstand, og fastlegging ut fra sammenligningen hvorvidt linjen er defekt eller ikke. JP2005062124 beskriver et arrangement for måling av isolasjonsmotstand på en rekke steder langs en linje, og sammenligning av målingene med hverandre for å identifisere plasseringen av en feil. EP1586910 beskriver et arrangement i hvilken en DC-offset påføres et system før anvendelsen av én eller flere målingspulser for å muliggjøre målingen av isolasjonsmotstanden.

Det er behov for en fremgangsmåte og anordning som er i stand til å måle isolasjonsegenskapene som gjør det enklere å lokalisere og håndtere isolasjonsfeilene kan lokaliseres og håndteres. Foretrukket bør enhver målingsteknikk som anvendes, være egnet for anvendelse på en spenningsbærende ledning og kunne lokalisere en feil uten å først isolere områder av ledningen. Dette er fordelaktig ettersom elektrisk isolasjon kun kan oppnås ved enten en manuell frakobling ved hjelp av en dykker eller et fjernstyrt undervannsfartøy (ROV), hvilket er upraktisk og krever at systemet stenges, eller ved inkorporering av en mekanisk bryter i innretningen som kan svikte i den åpne posisjonen, og som i så fall krever at systemet må stenges av. Videre kan manuell frakobling føre til skade på konnektoren under frakobling og omkobling.

Det er videre foretrukket at målingsteknikken er nøyaktig og robust og egnet for anvendelse på transformatorkoblede kabler (se for eksempel, figur 5a) så vel som de som er koblet via samleskinner (se for eksempel, figur 5b). Figur 5a og 5b er forenklede diagrammer som illustrerer disse fordelings- og koblingsmetodologiene.

Det er også ønskelig med en anordning og fremgangsmåte som er egnet for å tilveiebringe undervannskommunikasjon. Foretrukket vil fremgangsmåten kunne utføres ved hjelp av utstyr som ligner eller er identisk med det som anvendes for å måle isolasjonsegenskaper. En anordning som både kan måle linjeisolasjonsegenskaper og kommunikasjon vil være nyttig.

Parallell britisk patentsøknad publikasjon nr. GB2476152 beskriver en innretning for undervannslinjeisolasjonsovervåkning. Arrangementet som beskrives heri, representerer forbedringer og forsterkninger av arrangementet som beskrives i den søknaden, og kan om ønskelig anvendes i forbindelse dermed.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for kommunikasjon, omfattende en spenningskilde, et spenningsmålingsmiddel og et behandlingsmiddel; hvori spenningskilden kan kobles til en linje for å påføre en spenning mellom linjen og jord, idet spenningsmålingsmiddelet kan kobles til en linje for å overvåke spenningen mellom linjen og jorden, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å styre spenningskilden til å sende kommunikasjon på linjen og til å motta kommunikasjon fra linjen via spenningsmålingsmiddelet.

Anordningen kan være konfigurert for undervannsanvendelse. Linjen kan for eksempel være en kraftlinje. I et slikt arrangement kan kraftlinjen være spenningsbærende og kan være anordnet for å for eksempel transportere en AC-kraftspenning på for eksempel minst 100 V. Det skal imidlertid forstås at dette kun er ett eksempel og at andre arrangementer er mulige uten å avvike fra oppfinnelsens omfang.

Anordningen kan ytterligere omfatte et første og andre strømmålingsmiddel, hvori spenningskilden kan kobles til en ledning under testing for å injisere en forutbestemt testspenning på ledningen på en testplassering, ledningen går i en første og andre retning bort fra testplasseringen, det første strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en første retning, det andre strømmålingsmiddelet anvendes for å fastsette lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den andre, motsatte retningen, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å anvende strømgjennomgangene som måles av det første og andre strømmålingsmiddelet, for å bestemme ledningsisolasjonsegenskaper. Behandlingsmiddelet kan behendig bestemme isolasjonsegenskaper i begge retninger og bestemme den totale isolasjonsmotstanden.

Anordningen kan anordnes slik at det første strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle den totale lekkasjestrømmen som injiseres på ledningen fra spenningskilden, og lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den første retningen, bestemmes ved å trekke den målte lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en andre retning fra den målte totale lekkasjestrømmen som injiseres på ledningen fra spenningskilden.

Alternativt kan det første strømmålingsmiddelet anordnes for å måle direkte lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den første retningen.

En slik anordning tillater identifisering av plasseringen av isolasjonsgjennomslag i et system hvor anordningen anvendes. Plasseringen av slike gjennomslag i forhold til anordningen, dvs. om noen slike gjennomslag er beliggende i den første eller andre retningen i forhold til anordningen, kan bestemmes. I denne forbindelsen skal oppstrøm og nedstrøm tolkes i forhold til den elektriske strømmens strømningsretning.

Ledningsisolasjonsegenskapene kan inkludere minst én av: en total ledningsisolasjonsmotstand, en isolasjonsmotstand for den delen av ledningen som går i den første retningen, en isolasjonsmotstand for den delen av ledningen som går i den andre retningen, en total lekkasjestrøm fra spenningskilden, en lekkasjestrøm fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en første retning, og en lekkasjestrøm fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en andre retning.

Anordningen kan ytterligere omfatte et spenningsmålingsmiddel for å overvåke spenningen som injiseres på ledningen av spenningskilden, hvori behandlingsmiddelet anvender den målte spenningen til å beregne ledningsisolasjonsmotstand.

Testspenningen er foretrukket en AC-spenning. Den kan ha en DC-offset.

Under anvendelse kan ledningen under testing transportere en AC-spenning med en linjefrekvens, og testspenningen har foretrukket en frekvens som ikke er forbundet harmonisk med linjefrekvensen. Som et resultat kan operasjonsinterferens reduseres. Testspenningsfrekvensen er foretrukket i området 0-300 Hz. Som eksempel kan den være cirka 43 Hz.

Det skal imidlertid forstås at dette kun er ett eksempel, og at avhengig av linjefrekvensen kan det å anvende andre testspenningsfrekvenser være foretrukket.

Behandlingsmiddelet kan omfatte en analog-til-digital-omformer og en digital signalprosessor og kan konfigureres for å anvende minst én av: raske fouriertransformasjoner, filtrering med begrenset impulssvar, midling etter filtrering samt korrelasjon.

Spenningskilden er foretrukket programmerbar og kan konfigureres for å mate ut en vilkårlig tidssekvens av forutbestemte spenninger. I tillegg til å være konfigurert for å sende kommunikasjon ved hjelp av spenningskilden og motta kommunikasjon ved hjelp av spenningsmålingsmiddelet, er andre kommunikasjonsteknikker mulig. Kommunikasjonen som sendes og/eller mottas, kan inkludere data fra en rekke kilder, inkludert både anordning i henhold til oppfinnelsen og innretninger som faller utenfor oppfinnelsens omfang. Anordningen kan tjene som en datahub for andre instrumenter eller innretninger beliggende under vann. Kommunikasjon mellom anordningen ifølge oppfinnelsen og de andre instrumentene eller innretningene beliggende under vann, kan være via fysisk elektrisk kobling eller ledningsfrie middel, inkludert akustiske, induktive, elektromagnetiske og optiske.

Det første og/eller andre strømmålingsmiddelet kan omfatte

strømmålingstransformatorer og/eller Hall-effektsensorer.

En linjetappingskraftkilde kan være tilveiebrakt for å omforme en linjespenning på ledningen til en DC-spenning for anordningen. Kraftkilden kan være en bestandig eller kapasitiv transformatorfri kraftforsyning. Transformatorbaserte kraftkilder er imidlertid også mulig.

En induktiv kraftkilde kan tilveiebringes konfigurert for å drives av en ekstern induktiv innretning.

Et kraftlagirngsmiddel kan tilveiebringes for lagring av energi.

Anordningen omfatter foretrukket ytterligere datalagringsmiddel for lagring, for eksempel ledningsisolasjonsegenskapsdata. Datalagringsmiddelet kan i tillegg eller alternativt lagre data som vedrører andre parametere, for eksempel linjespenning, linjestrøm og/eller andre målte parametere, og/eller operasjonsstatus/diagnosedata som vedrører operasjonen av anordningen.

Foretrukket er flere innretninger i henhold til oppfinnelsen installert i et undervannsfordelingsnett og tilveiebringer følgelig diskret isolasjonsmotstandsmålinger ved systemnoder. Især tillater anordningen en flerhet slike innretninger å sameksistere i systemet eller nettet uten å gi hverandre interferens.

Foretrukket er en datainnsamlingsinnretning koblet til systemet for å samle inn dataene som sendes av hver anordning. Datainnsamlingsinnretningen kan være beliggende under vann, men foretrukket er den beliggende ved en overflatevertsfasilitet som følgelig muliggjør gjenfinning av data uten ytterligere undervannsaktiviteter med dykker eller ROV.

Datainnsamlingsinnretningen kan foretrukket inkludere måling av krets lignende den i anordningen ifølge oppfinnelsen og følgelig muliggjøre isolasjonsmotstand av umbilikalen og dessuten hele det installerte undervannssystemet som skal måles.

Det skal forstås at ideelt sett er en overflatebeliggende datainnsamlingsinnretning eller hub tilveiebrakt, og at en undervannsanordning i henhold til oppfinnelsen, er installert på hvert ben av det undervannssystemet. I noen arrangementer kan imidlertid undervannsanordningen plasseres kun ved for eksempel strategisk viktige plasseringer i systemet, fremfor i hvert av benene derav.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for å måle ledningsisolasjonsegenskaper, omfattende et første og andre strømmålingsmiddel, en spenningskilde og et behandlingsmiddel, hvori spenningskilden kan kobles til en ledning under testing for å injisere en forutbestemt testspenning på ledningen ved en testplassering, ledningen går i en første og andre retning bort fra testplasseringen, det andre strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en første retning, det første strømmålingsmiddelet anvendes for å bestemme lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den andre, motsatte retningen, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å anvende strømgjennomgangene som måles av det første og andre strømmålingsmiddelet for å bestemme ledningsisolasjonsegenskaper.

Anordningen kan inkorporere mange av funksjonene skissert i det foregående.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet ytterligere gjennom eksempel, med henvisning til de medfølgende tegningene, i hvilke: Figur 1 er et skjematisk kretsdiagram av en isolasjonsmålingsmotstandskrets av en anordning ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 2 er et blokkdiagram av en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 3 er et riss lignende figur 1 som illustrerer en alternativ utførelsesform; Figur 4 er et diagram som illustrerer ett anvendelsesområde i hvilket anordningen kan anvendes; og

Figur 5a og 5b er diagrammer som illustrerer fordelingsmetodologiene.

Med henvisning til figur 1 vises en isolasjonsmotstandsmålingskrets for anvendelse ved detektering av isolasjonsmotstanden av to elektriske linjer under vann, LI og L2. For enkelhets skyld illustrerer diagrammet strømlekkasjen fra linjen L2 til en jordlinje Gnd. Det skal imidlertid forstås at lekkasjen kan, under anvendelse, faktisk være til for eksempel sjøvann eller andre elektrisk ledende medier.

Kretsen omfatter en programmerbar spenningskilde 1 som er koblet mellom jordlinjen Gnd og linjen L2, gjennom en beskyttelsesresistor 8 med høy elektrisk motstand. Spenningskildens 1 kobling til linjen L2 er til dels langs linjens L2 lengde, følgelig går linjen L2 i en første retning mot for eksempel en fordelingsenhet og umbilikal (ikke vist), og i en andre retning mot for eksempel utstyr beliggende under vann. En første del av linje L2 som går i den første retningen, har en lekkasjemotstand (eng.: leakage resistance) 6, og en andre del av linje L2 som går i den andre retningen, har en lekkasjemotstand 7. Lekkasjemotstandene kan for eksempel bestå av motstanden til isolatoren assosiert med linjen L2, og innretninger til hvilke linjen L2 er koblet. Som nevnt ovenfor skal det forstås at selv om lekkasjemotstandene 6, 7 er illustrert grafisk som koblet til jordlinjen Gnd, kan de ha en rekke former.

I en AC-testmodus har testsignalet fra spenningskilde 1 en frekvens på for eksempel

43 Hz, og er for eksempel 40 V topp-til-topp. Ved å anvende en testsignalfrekvens nær den konvensjonelle elektriske kraftfrekvensen på 50 Hz muliggjøres anvendelse av standardkomponenter, for eksempel standard strømmålingstransformatorer for å måle signalet. Videre, ved å anvende en frekvens som er nær, men ikke lik linjefrekvensen og som ikke er en harmonisk av linjefrekvensen, minimeres interferens med operasjonen av frekvensavhengige innretninger og/eller kommunikasjonssystemer. Et spenningsmålingsmiddel 3 overvåker spenningen til testsignalet som mates ut av spenningskilden 1 til linjen L2.

En første strømmålingsinnretning 2,4 måler strømmen som injiseres fra spenningskilden 1 på linje L2. Denne strømmen representerer den totale lekkasjestrømmen gjennom begge lekkasjemotstandene 6 og 7. Den totale isolasjons-eller lekkasjemotstanden for linje L2 bestemmes av Ohms lov ut fra den totale lekkasjestrømmen som målt av den første strømmålingsinnretningen 2,4, og spenningen til testsignalet påført linje L2 som målt med spenningsmålingsmiddelet 3. Det skal forstås at når den kombinerte lekkasjemotstanden er mye større enn beskyttelsesresistoren 8 (som den bør være), går svært lite spenning bort langs beskyttelsesresistoren 8, og spenningen til testsignalet på linje L2 er i det vesentlige den samme som spenningsutmatingen fra spenningskilden 1, som overvåket av spenningsmålingsmiddelet 3.

En andre strømmålingsinnretning 5 er koblet til L2 på en plassering forskjøvet fra koblingen mellom linjens L2 kobling til spenningskilden 1, og måler lekkasjestrømmen som går gjennom den delen av L2 som går i den andre retningen. Isolasjonsmotstanden til den andre delen av linje L2 kan beregnes ut fra denne lekkasjestrømmen og den påførte spenningen. Kirchhoffs lov gjør det mulig å bestemme lekkasjestrømmen som går i den første delen av L2, ved å trekke strømgjennomgangen målt av det andre strømmålingsmiddelet 5, fra det som er målt av det første 4. Isolasjonsmotstanden for den første delen av L2 kan så beregnes på en lignende måte som de andre isolasjonsmotstandene.

Det skal forstås at både det første og andre strømmålingsmiddelet 4, 5 kan omfatte strømmålingstransformatorer. Dette er imidlertid ikke alltid tilfelle, og figur 1 illustrerer et tilfelle der kun det andre strømmålingsmiddelet 5 omfatter en slik transformator. I andre utførelsesformer kan de omfatte andre egnede transdusere, slik som Hall-effektsensorer. Som vist i figur 1 har strømmålingstransformatoren som tjener som det andre strømmålingsmiddelet 5, behendig både linjen L2 og linjen LI passerende gjennom spolen derav. Som et resultat vil strømmene som passerer langsmed linjene LI og L2 mellom fordelingsenheten og umbilikalen og utstyret beliggende under vann, overveiende oppheve hverandre og etterlate strømmålingstransformatoren overveiende sensitiv for den delen av strømmen som oppstår av påføringen av testspenningen fra spenningskilden 1, hvilket tilveiebringer en nøyaktig strømmåling og således tilveiebringer en nøyaktig indikasjon på retningen (oppstrøm eller nedstrøm) i forhold til isolasjonsmålingskrets til en feil.

Mens figur 1 illustrerer spenningskilden 1 og assosierte spenningsmålingsmiddel 3 og strømmålingsmiddel 2,4 koblet til linjen L2, skal det forstås at lignende middel kan assosieres med linjen LI for å tillate detekteringen av isolasjonsmotstandsfeil assosiert dermed.

Anvendelsen av et AC-testsignal muliggjør anvendelse av signalbehandlingsteknikker for å avvise enhver DC-offset som kan være til stede i målingssystemet, hvilket vil være uheldig for nøyaktighet i konvensjonell DC-måling av isolasjonsmotstand. En analog-til-digital-omformer og en digital signalprosessor tillater teknikker, slik som raske fouriertransformasjoner, filtrering med begrenset impulssvar og korrelasjon som skal anvendes for å ekstrahere nøyaktig lekkasjestrømmålinger fra utmatingen av det første og andre strømmålingsmiddelet 4, 5. Det skal forstås at disse teknikkene krever en flerhet målinger, og den nøyaktige lekkasjestrømmen kan dermed beregnes fra en flerhet målinger gjort over tid. Betegnelsen digital signalprosessor som anvendt heri vedrører enhver innretning som kan behandle et digitalt signal, og inkluderer mikroprosessorer og feltprogrammerbare portmatriser.

I en DC-testmodus er testsignalet fra spenningskilden 1 en DC-spenning, for eksempel 100 V eller 40 V, hvilket gjør det mulig å utføre en standard isolasjonsmotstandsmåling basert på den totale lekkasjestrømmen og den påførte spenningen, så vel som en måling av polariseringsindeksen (forholdet ved måling av isolasjonsmotstanden i 1 minutt og 10 minutter med en påført DC-spenning).

Med henvisning til figur 2 vises et blokkdiagram av en anordning ifølge oppfinnelsen, omfattende en kraftforsyning 10, en spennings-/strømmålingsblokk 14, en sentralstyringsprosessor 15, enisolasjonsmotstandsmålingsblokk 16, en høyspenningsgenerator 17 og et datalager 18. Anordningen er koblet til to elektriske linjer under vann, LI og L2.

Kraftforsyningen 10 omfatter en linjekraftblokk 11 som både er koblet til linjer under vann, LI og L2, en induktiv kraft-/komm.blokk 13 og en kraftlager-/styreblokk 12.

Linjekraftblokken 11 omfatter i dette eksempelet en transformatorfri linjekraftforsyning som omformer en liten linjekraftmengde fra en relativt høy AC-spenning til en lavere DC-spenning egnet for operasjon av anordningen. Transformatorbaserte arrangementer er imidlertid også mulig. Linjekraftspenningen kan for eksempel være mellom 100 V og 600 V, og linjekraftblokken kan synke til under 5 mA.

Den induktive kraft-/komm.blokken 13 er konfigurert for å motta kraft og/eller kommunisere induktivt, for eksempel via en induktiv stav (eng.: wand) som kan opereres av en dykker eller et fjernstyrt undervannsfartøy. Den induktive kraft-/komm.blokken 13 omfatter en kraftmottaksinduksjonsspole med justerings- og likerettingskomponenter for generering av en DC-spenning fra et tidsvarierende magnetfelt fremstilt av en krafttilveiebringende spole. DC-spenningen som dermed genereres, kan variere, for eksempel idet spolenes relative posisjon endres. Den induktive kraft-/komm.blokken omfatter ytterligere svitsjmoduskraftforsyning med et stort dynamisk område (for eksempel 6 :1) for å regulere denne variable spenningen til et hensiktsmessig forutbestemt DC-spenningsområde.

Den induktive kraft-/komm.blokken 13 omfatter ytterligere kommunikasjonsmiddel for induktiv kommunikasjon mellom kraftmottaksspolen og den krafttilveiebringende spolen. Kommunikasjonen kan gå i hvilken som helst eller i begge. Alternativt kan separate kraftoverføringsspoler og kommunikasjonsspoler tilveiebringes. Videre er det mulig med alternative kommunikasjonsmiddel, inkludert (men ikke begrenset til) akustisk, elektromagnetisk og fysisk elektrisk kobling med konnektorbaserte arrangementer.

Både linjekraftblokken 11 og den induktive kraft-/komm.blokken 13 er koblet til kraftlager-/styreblokken 12, som omfatter et kraftlagringsmiddel og en kontroller. Kontrolleren virker sammen med sentralstyringsprosessoren 15 og styrer kraftforsyningen 10, inkludert kommunikasjonsfunksjonene til den induktive kraft-/komm.blokken 13. Selv om det er relativt sjelden det er nødvendig med linjemotstandsmålinger, kan de kreve betydelige kraftmengder i korte varigheter. For å oppfylle kraftbehovene ved slik testing ved hjelp av minimumskraften tilført fra linjekratfblokken 11 og den induktive kraft-/komm.blokken 13, anvendes energjlagringsmiddelet til å lagre energi, hvilket støtter et større kraftbehov med en kortere arbeidssyklus. Kraftlagringsmiddelet kan for eksempel omfatte et batteri eller en superkondensator.

Sentralstyringsprosessoren 15 er koblet til kraftlager-/styreblokken, spennings-/strørnmålingsblokken 14, isolasjonsmotstandsmålingsblokken 16 og datalageret 18, og er konfigurert for å styre hver av disse blokkene. Sentralstyringsprosessoren utfører ytterligere behandling av dataene som mottas fra målingsblokkene 14,16, og beregner isolasjonsegenskaper basert på målingene som beskrevet i det foregående (for eksempel ved hjelp av raske fouriertransformasjoner, Ohms og Kirchhoffs lover osv). Sentralstyringsprosessoren 15 kan for eksempel omfatte en mikroprosessor.

Spennings-/strømmålingsblokken 16 er konfigurert for å måle spenningen og strømmen i linjer LI og L2, og isolasjonsmotstandsmålingsblokken 16 er konfigurert for å måle isolasjonen i linjer LI og L2 som beskrevet i det foregående. En høyspenningsgenerator 17 er koblet til isolasjonsmotstandsmålingsblokken for generering av testsignalet. Testsignalets strøm kan være begrenset for å overholde sikkerhetsstandarder. Det skal forstås at ved operasjon i en AC-modus kan blokkene 14,15,16,17 fungere i det vesentlige på den måten som beskrives i det foregående med henvisning til figur 1, og motta kraft fra kraftforsyningen 10.

Videre, gjennom hensiktsmessig styring over operasjonen av generatoren 17 kan bølgeformen som injiseres på linjene LI, L2, tilpasses for å transportere kommunikasjonssignaler som kan mottas og tolkes på et annet sted. Kommunikasjonssignalene kan inkludere data som er representative for resultatene av linjeisolasjonstestene. Videre kan kommunikasjonssignalene transportere data som mottas ved hjelp av den induktive kraft-/komm.blokken 13, og kan følgelig anvendes til å sende signaler som ikke vedrører linjeisolasjonstestene. Anordningen kan være utformet på en slik måte at den tillater kun overføringen av slike data, og inkorporerer ikke linjdsolasjonsovervåkningsfunksjonalitet.

Datalageret er koblet til sentralstyringsprosessoren 15 for lagring av isolasjonsegenskaper og er egnet for lagring av resultatene av periodisk testing over en lang varighet, for eksempel et år.

Anordning ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen som anvender et AC-signal for å bestemme at isolasjonsmotstand er i stand til å utføre måling på elektriske linjer som er koblet til samleskinner (for eksempel som vist i figur 5b), samt på linjer som er koblet ved transformatorer (se for eksempel figur 5a). Det å anvende et

AC-testsignal som er nær linefrekvensen i frekvens, betyr at testsignalet vil forplantes godt gjennom standardtransformatorer, og at konvensjonelle

strømmålingtransformatorkomponenter kan anvendes for å måle signalet. Det å sikre at AC-testsignalet ikke er harmonisk relatert til linjesignalet, betyr at testsignalet enkelt kan separeres fra linjesignalet ved hjelp av digitale signalbehandlingsteknikker, slik som fouriertransformasjoner og filtre med begrenset impulssvar. Selv om digitalt implementerte teknikker foretrekkes, kan analog signalbehandling, inkludert filtre, benyttes for å separere testsignalet fra støy. Testspenningsfrekvensen kan være forhåndssatt eller satt av en bruker, eller kan velges av anordningen ved å overvåke eller bestemme linjespenningens frekvens og bestemme en egnet testspenningsfrekvens for anvendelse dermed. Prosedyren for å velge testspenningsfrekvensen kan repeteres periodisk, om ønskelig, for å sikre at testen utføres på den optimale frekvensen.

Mens figur 1 illustrerer et arrangement i hvilket den totale injiserte lekkasjestrømmen måles, og lekkasjestrømmen i den andre retningen måles, og lekkasjestrømmen i den første retningen er utledet fra disse målingene, er oppfinnelsen også anvendelig for arrangementer i hvilke lekkasjestrømmen i den første retningen måles. For eksempel, som vist i figur 3 kan det første strømdetekteirngsmiddelet 4 være av en form som i det vesentlige er den samme som det andre strømdetekteringsmiddelet 5, og kan være anordnet for å måle strømmen i linjen L2 som går i den første retningen. Når lekkasjestrømmen som går i begge retninger måles, er det ikke behov for å måle den totale injiserte lekkasjestrømmen.

Selv om utførelsesformene som vises, har inkludert et spenningsmålingsmiddel, er ikke dette et vesentlig trekk ved oppfinnelsen, og den programmerbare spenningskilden kan i stedet anvendes for å påføre en forutbestemt spenning uten spenningsovervåkning. Det kan være nødvendig å kalibrere spenningen som mates ut fra spenningskilden under ulike betingelser, og å korrigere for påvirkninger, slik som temperatur, for å oppnå en hensiktsmessig presisjonsgrad for testsignalets spenning.

Figur 4 illustrerer ett eksempel på en anvendelse i hvilken oppfinnelsen kan benyttes. I figur 4 er hver plassering 20 en plassering i hvilken anordningen i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, er tilveiebrakt. Anordningen ved hver plassering 20 kommuniserer behendig ved hjelp av én av teknikkene som omtales i det foregående, med en datafangstenhet 22. Datafangstenheten 22 er behendig beliggende ved overflaten. Dette trenger imidlertid ikke alltid være tilfellet. Der datafangsenheten 22 er beliggende ved overflaten, kan datagjenoppretting oppnås i det vesentlige i sanntid, uten at anvendelse av en dykker eller ROV er nødvendig.

Anordningen og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen bestemmer isolasjonsegenskaper på en svært robust måte, og videre indikerer i hvilken del av ledningen under testing det oppstår størst strømlekkasje (dvs. som har den laveste isolasjonsmotstanden). Denne kunnskapen kan anvendes for raskere å identifisere plasseringen av ethvert problem med ledningen, hvilket resulterer i raskere løsninger på ethvert problem. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig for elektriske linjer under vann, i hvilke et tap av elektrisk isolasjon er en utbredt årsak til svikt, og hvori konsekvensene av slike svikter kan være spesielt kostnadskrevende.

Selv om en utførelsesform er beskrevet som er konfigurert for å måle linjeisolasjonsegenskaper, kan anordningen i andre utførelsesformer være konfigurert kun for kommunikasjon. En slik anordning kan for eksempel anvendes som en datainnsamler for andre innretninger, eller mer generelt for å tilveiebringe et kommunikasjonssystem som kan opereres gjennom én enkelt undervannskraftlinje.

Ett anvendelsesområde i hvilken oppfinnelsen kan anvendes, er ved overføring av data til eller fra en undervannsstyreenhet. Det er meningen at oppfinnelsen kan tilveiebringe et reservekommunikasjonssystem for anvendelse i tilfelle for eksempel at et hovedkommunikasjonssystem skulle svikte, tilveiebringer oppfinnelsen et relativt lavhastighets- eller lavdataratenødkommunikasjonsledd. Den kan følgelig anvendes for å tilveiebringe fortsatt kommunikasjon med sikkerhetskritiske instrumenter, for eksempel tilveiebringe data som er representative for posisjonene eller statusene til sikkerhetskritiske ventiler eller lignende. Dette er imidlertid kun én mulighet, og oppfinnelsen kan anvendes i andre anvendelsesområder.

Selv om spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet i det foregående, skal det forstås at en rekke modifikasjoner og endringer kan gjøres dertil uten å avvike fra oppfinnelsens omfang, som definert av de medfølgende kravene.

Claims (24)

1. Anordning for kommunikasjon, omfattende en spenningskilde, et spenningsmålingsmiddel og et behandlingsmiddel; hvori spenningskilden kan kobles til en linje for å påføre en spenning mellom linjen og jord, spenningsmålingsmiddelet kan kobles til linjen for å overvåke spenningen mellom linjen og jorden, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å styre spenningskilden for å sende kommunikasjon på linjen og/eller for å motta kommunikasjon fra linjen.

2. Anordningen ifølge krav 1, hvori linjen er en kraftlinje.

3. Anordningen ifølge krav 1, hvori linjen er en kommunikasjonslinje.

4. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvori anordningen er konfigurert for undervannsanvendelse.

5. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende et første og andre strømmålingsmiddel, hvori: spenningskilden kan kobles til en ledning under testing for å injisere en forutbestemt testspenning på ledningen ved en testplassering, ledningen går i en første og andre retning bort fra testplasseringen, det andre strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en andre retning, det første strømmålingsmiddelet anvendes for å bestemme lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den første, motsatte retningen, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å anvende strømgjennomgangene som måles av det første og andre strømmålingsmiddelet, for å bestemme ledningsisolasjonsegenskaper.

6. Anordningen ifølge krav 5, hvori: det første strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle den totale lekkasjestrømmen som injiseres på ledningen fra spenningskilden, og lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den første retningen, bestemmes ved å subtrahere den målte lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en andre retning, fra den målte totale lekkasjestrømmen som injiseres på ledningen fra spenningskilden.

7. Anordningen ifølge krav 5, hvori det første strømmålingsmiddelet direkte måler lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den første retningen.

8. Anordningen ifølge hvilke som helst av kravene 5 til 7, ytterligere omfattende et spennings målingsmiddel for å overvåke spenningen som injiseres på ledningen av spenningskilden, hvori behandlingsmiddelet anvender den målte spenningen til å beregne ledningsisolasjonsmotstand.

9. Anordningen ifølge hvilke som helst av kravene 5 til 8, hvori ledningen under testing transporterer en AC-spenning, under anvendelse, med en linjefrekvens, og testspenningen har en frekvens som ikke er harmonisk relatert til linjerfekvensen.

10. Anordningen ifølge krav 9, hvori testspenningsfrekvensen bestemmes ved å overvåke linjefrekvensen og velge en testspenningsfrekvens som ikke er harmonisk relatert til den overvåkede linjefrekvensen.

11. Anordningen ifølge hvilke som helst av kravene 5 til 10, hvori det første og/eller andre strømmålingsmiddelet omfatter strømmålingstransformatorer og/eller Hall-effektsensorer.

12. Anordningen ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori behandlingsmiddelet omfatter en analog-til-digital-omformer og en digital signalprosessor.

13. Anordningen ifølge krav 12, hvori behandlingsmiddelet er konfigurert for å anvende minst én av: raske fouriertransformasjoner, filtrering med begrenset impulssvar, midling etter filtrering samt korrelasjon.

14. Anordningen ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori spenningskilden er programmerbar og kan konfigureres for å mate ut en vilkårlig tidssekvens av forutbestemte spenninger.

15. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende en linjetappingskraftkilde for å omforme en linjespenning på ledningen til en DC-spenning for anordningen.

16. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende en fysisk konnektor for kommunikasjon og/eller kraftoverføring dertil og/eller derfra, montert eksternt, som kan være induksjonsbasert, akustisk basert eller optisk basert.

17. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende en induktiv kraftkilde konfigurert for å drives av en induktiv stav.

18. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende et kraftlagringsmiddel for lagring av energi fra en kraftforsyning.

19. Anordningen ifølge et hvilket som helst foregående krav, ytterligere omfattende datalagringsmiddel for lagring av data.

20. Fremgangsmåte for å kommunisere gjennom et elektrisk fordelingssystem under vann omfattende å sende eller motta kommunikasjon i form av en spenning mellom en linje og en jord.

21. Fremgangsmåte for å måle én eller flere av isolasjonsmotstand, spenning og strøm ved én eller flere noder i et elektrisk fordelingssystem under vann ved hjelp av anordningen ifølge hvilke som helst av kravene 1 til 19.

22. Fremgangsmåten ifølge krav 21, ytterligere inkludert kommunikasjon av målingen eller målingene til en datafangstinnretning som kan være, men ikke nødvendigvis, fysisk koblet til systemet.

23. Fremgangsmåten ifølge hvilke som helst av kravene 20 til 22, ytterligere inkludert kommunikasjon mellom anordningen og andre undervannsbeliggende innretninger og lagringen og/eller kommunikasjonen av de resulterende dataene.

24. Anordning for å måle led^iingsisolasjonsegenskaper, omfattende et første og andre strømmålingsmiddel, en spenningskilde og et behandlingsmiddel, hvori spenningskilden kan kobles til en ledning under testing for å injisere en forutbestemt testspenning på ledningen ved en testplassering, ledningen går i en første og andre retning bort fra testplasseringen, det første strømmålingsmiddelet er konfigurert for å måle lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i en første retning, det andre strømmålingsmiddelet anvendes for å bestemme lekkasjestrømmen fra spenningskilden som går langsmed ledningen i den andre, motsatte retningen, og behandlingsmiddelet er konfigurert for å anvende strømgjennomgangene som måles av det første og andre strømmålingsmiddelet, for å bestemme ledningsisolasjonsegenskaper.