EA029463B1 - Способ выполнения подводной электрической подстанции и система распределения мощности - Google Patents

Способ выполнения подводной электрической подстанции и система распределения мощности Download PDF

Info

Publication number
EA029463B1
EA029463B1 EA201491981A EA201491981A EA029463B1 EA 029463 B1 EA029463 B1 EA 029463B1 EA 201491981 A EA201491981 A EA 201491981A EA 201491981 A EA201491981 A EA 201491981A EA 029463 B1 EA029463 B1 EA 029463B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
control
power
substation
module
Prior art date
Application number
EA201491981A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201491981A1 (ru
Inventor
Джон Лесли Бэйкер
Original Assignee
Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани filed Critical Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Publication of EA201491981A1 publication Critical patent/EA201491981A1/ru
Publication of EA029463B1 publication Critical patent/EA029463B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B3/00—Apparatus specially adapted for the manufacture, assembly, or maintenance of boards or switchgear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4415—Cables for special applications
    • G02B6/4416—Heterogeneous cables
    • G02B6/4417—High voltage aspects, e.g. in cladding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4415—Cables for special applications
    • G02B6/4427—Pressure resistant cables, e.g. undersea cables
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B7/00—Enclosed substations, e.g. compact substations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Подводная электрическая подсистема и распределение мощности, использующее ее. Электрическая подстанция, расположенная под водой, электрически соединена с мощностью переменного тока, обеспечиваемой генератором мощности, расположенным над водой. Электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи. Система приведения в действие выключателей цепи сконструирована и выполнена с возможностью приведения в действие связанного выключателя цепи и функционально соединена по меньшей мере с одним модулем управления. Модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока, расположенным над водой.

Description

данное изобретение испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США 61/780,459, поданной 13 марта 2013 г., озаглавленной "ΜΕΤΗΘΌ РОК ΌΕ3ΙΟΝ ОР δυΒδΕΑ ЕЬЕСТМСАЕ δυΒδΤΑΤΙΟΝ ΑΝΌ ΡΟΥΕΚ ΌΙδΤΚΙΒυΤΙΟΝ δΥδΤΕΜ", и заявки на патент США № 61/639501, поданной 27 апреля 2012 г., озаглавленной "ΜΕΤΗΟΌ РОК ΌΕ3ΙΟΝ ОР δυΒδΕΑ ΕΕΕΟΤΚΓΑΕ δυΒδΤΑΤIΟN", которые во всей полноте включены в этот документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Это изобретение в общем относится к области электрических подстанций и, конкретнее, к подводным электрическим подстанциям, питаемых энергией и управляемым с надводного оборудования.
Уровень техники
Этот раздел предназначен для представления различных аспектов уровня техники, которые могут быть связаны с примерными вариантами выполнения настоящего изобретения. Считается, что это рассуждение будет содействовать предоставлению концепции для обеспечения более хорошего понимания конкретных аспектов настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что этот раздел следует изучать с этой точки зрения и необязательно в качестве допущений известного уровня техники.
Подводные электрические подстанции часто требуются для подводных месторождений углеводородов с большим потреблением электрической мощности, расположенных на большой глубине. Обычно подводные электрические подстанции находятся за много километров от источника электрической мощности. Трудности, связанные с обслуживанием, имеющиеся у подводных электрических подстанций, становятся более тяжелыми в арктических применениях. Арктические условия часто делают практически невозможным доступ к подводной электрической подстанции для обслуживания на несколько месяцев из-за ледяного покрова. Применения на большой глубине дополнительно требуют дорогостоящих судов для подъема на поверхность для поднятия вышедшего из строя электрического оборудования.
Имеется множество известных конструкций электрической защиты и управления подводной электрической подстанции, причем большая часть их основана на двух концепциях. Первая концепция может быть рассмотрена в виде основных надводных систем электрической защиты и управления, которые установлены под водой в одной воздушной камере. Эта концепция основывается на стандартных надводных компонентах и избытке для улучшения готовности. Однако использование систем, выполненных для надводного использования, имеет свои недостатки, которые включают высокую вероятность того, что компоненты будут выходить из строя в подводной среде. В этом случае имеется последующая необходимость поднимать весь модуль подстанции и возвращать его удаленно расположенной фирмепроизводителю для разборки и ремонта. Как отмечено выше, возможность поднимать подводный модуль является дорогостоящей и в определенных средах, таких как арктическая, может быть невозможной в течение 10 месяцев. Современные "надводные/базирующиеся на берегу" конструкции этого типа часто требуют повседневного вмешательства для обслуживания.
Вторая концепция включает поднимаемые модули электрического управления и защиты, которые установлены под водой. Электрическая мощность управления обычно получается от установленных под водой управляющих силовых трансформаторов, батарейных блоков или сложных источников бесперебойного питания. Эта конструкция часто требует дистанционно управляемое транспортное средство (КОУ) корабельного базирования для обслуживания модуля управления и полного удаления подводной подстанции, чтобы обслуживать вышедшие из строя компоненты мощности управления. Снова имеется множество недостатков необходимости поднимать всю подводную станцию в случае, если необходим ремонт.
Таким образом, имеется необходимость улучшения в этой области.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ улучшения надежности и готовности подводной подстанции.
Один вариант выполнения настоящего раскрытия представляет собой систему распределения мощности, содержащую: генератор мощности, сконструированный и выполненный с возможностью предоставлять мощность переменного тока, генератор мощности расположен в надводной части; источник мощности постоянного тока, расположенный в надводной части; систему управления, расположенную в надводной части; электрическую подстанцию, расположенную под водой, электрическая подстанция электрически соединена с мощностью переменного тока, обеспечиваемой генератором мощности, электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи, система приведения в действие выключателей цепи сконструирована и выполнена с возможностью приводить в действие связанный выключатель цепи; узел шины, электрически соединенный с каждым выключателем цепи; и множество модулей управления, размещенных под водой, модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока и соединены с возможностью связи с системой управления, каждый модуль управления функционально соединен с системой приведения в действие выключателей цепи.
Выше были широко описаны признаки одного варианта выполнения настоящего раскрытия для того, чтобы подробное описание, которое следует далее, могло быть лучше понято. Дополнительные при- 1 029463
знаки и варианты выполнения также будут описаны здесь.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и его преимущества будут лучше поняты со ссылкой на следующее подробное описание и приложенные чертежи.
Фиг. 1 представляет собой блок-схему электрической системы согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему электрической подстанции согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему соединения для связи между системами приведения в действие выключателей цепи и модулями управления и защиты выключателей согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.
Фиг. 4А представляет собой вид в поперечном сечении силового и коммуникационного шлангокабеля согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.
Фиг. 4В представляет собой вид в поперечном сечении вспомогательного силового и коммуникационного кабеля, изображенного на фиг. 4А.
Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую основные этапы, на которых поднимают модуль управления и защиты выключателей согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.
Следует отметить, что фигуры представляют собой всего лишь примеры некоторых вариантов выполнения настоящего изобретения, и тем самым не предполагаются какие-либо ограничения объема охраны настоящего изобретения.
Дополнительно, фигуры в общем не вычерчены в масштабе, но начерчены в целях удобства и ясности при иллюстрировании различных аспектов некоторых вариантов выполнения изобретения.
Подробное описание
С целью содействия пониманию принципов изобретения далее будет сделана ссылка на варианты выполнения, проиллюстрированные на чертежах, и будут использоваться специальные формулировки для их описания. Тем не менее, будет понятно, что тем самым не предполагается какое-либо ограничение объема охраны изобретения. Любые изменения и дополнительные преобразования описанных вариантов выполнения и любые дополнительные применения принципов изобретения, которые описаны здесь, рассматриваются специалистом в области техники, к которому относится изобретение, как обычно происходящие. Один вариант выполнения изобретения показан весьма подробно, несмотря на то, что специалисту в области техники будет ясно, что некоторые признаки, которые не относятся к настоящему изобретению, могут быть не показаны для ясности.
Варианты выполнения настоящего раскрытия обеспечивают модульную и надежную электрическую подстанцию или подводную распределительную аппаратуру, выполненную с возможностью функционировать без вмешательства в течение длительных периодов времени. Подстанция может представлять собой подводную распределительную аппаратуру класса 36 кВ. Силовые устройства распределительной аппаратуры могут состоять из стандартных выключателей цепи, измерительных трансформаторов маломощного типа и узлов изолированного шинопровода. Компоненты распределительной аппаратуры могут быть размещены в камере под давлением. Камера может быть заполнена газом или маслом, но не ограничена этим. В одном варианте выполнения камера заполнена элегазом.
Для того, чтобы максимизировать общую готовность системы, электроника управления и защиты для каждого выключателя цепи может быть размещена в отдельно извлекаемых модулях, а не камере, вмещающей механизм приведения в действие выключателя цепи. Такая конфигурация способствует уменьшению среднего времени ремонта в случае, если подстанция или связанное оборудование требует обслуживания, тем самым приводя к увеличенной функциональной готовности подстанции.
Электроника управления и защиты в каждом модуле может быть сконструирована и выполнена с возможностью автоматически защищать и управлять смежным выключателем цепи одновременно с его главным выключателем цепи, что также увеличивает надежность/готовность источника мощности к нагрузкам. В случае, если модуль управления и защиты выключателей выйдет из строя, избыточная конфигурация модуля управления и защиты позволяет заменять любой модуль без потери управления связанным выключателем цепи. В этих вариантах выполнения, обеспечивающих такое избыточное управление и защиту, готовность мощности к нагрузке поддерживается даже во время короткого времени, требуемого для замены модуля.
В некоторых вариантах выполнения на подстанцию может быть обеспечена вспомогательная мощность от береговой станции (или другого источника питания). Вспомогательная мощность может быть обеспечена посредством дублирующих кабелей постоянного тока, встроенных в шлангокабель (т.е. подводный силовой кабель). В некоторых вариантах выполнения постоянный ток высокого напряжения может быть понижен до подведения к системам управления и защиты. С помощью независимого приведения в действие системы управления состояние каждого выключателя цепи может отслеживаться и регулироваться во время аварийного запуска без необходимости сложной подводной бесперебойной вспомогательной системы питания с батарейным питанием.
- 2 029463
Варианты выполнения всей системы могут включать систему связи. Канал связи между модулем распределительной аппаратуры и береговой станцией может быть выполнен по избыточным оптоволоконным кабелям, также встроенным в шлангокабель. Канал связи также может быть обеспечен в отдельной линии связи. Система дистанционного управления и контроля обеспечивает перенастройку электронных устройств, таким образом, делая возможным адаптацию функционирования системы питания к современным условиям на подводной площадке.
Фиг. 1 представляет собой блок-схему системы 100 распределения мощности согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия. Как изображено, система 100 распределения мощности включает генератор 101, сконструированный и выполненный с возможностью генерировать мощность переменного тока высокого напряжения, источник 103 мощности постоянного тока, сконструированный и выполненный с возможностью обеспечивать мощность постоянного тока высокого напряжения, и систему 105 управления. Хотя изображены только один генератор, источник постоянного тока и система управления, другие варианты выполнения могут включать множественные генераторы, источники постоянного тока и/или системы управления. Вспомогательное оборудование для генераторов мощности переменного тока и источников мощности постоянного тока, такое как, но без ограничения, трансформаторы, выключатели цепи, и т.д., не было изображено для ясности, хотя включение и использование такого оборудования в электрических системах настоящего раскрытия будет известно и понятно специалисту в области техники. Как понятно специалисту в области техники, источник мощности может получаться локальным генерированием или посредством соединения с локальной электростанцией. Выбор напряжения постоянного тока высокого напряжения может зависеть от нескольких факторов, таких как, но не ограниченных, общим количеством подстанций, соединенных с одним источником мощности. В некоторых вариантах выполнения напряжение постоянного тока высокого напряжения имеет значение между 2 и 10 кВ, хотя и другие напряжения могут быть подходящими в зависимости от проектных целей и конфигурации системы.
Возвращаясь к фиг. 1, выход генератора 101, источник 103 постоянного тока и система 105 управления обеспечены у надводного узла 107 подсоединения шлангокабеля (ИТЛ). Как понятно специалисту в области техники, ИТА 107 представляет собой интерфейс между надводным оборудованием и главным шлангокабелем 109. Главный шлангокабель 109 обеспечивает переменный ток высокого напряжения, постоянный ток высокого напряжения и линию связи от надводной части через линию воды 111 и до подводной подстанции 121. Как используется здесь, выражение "надводный" означает выше линии воды.
Как изображено, подводный ИТА 113 обеспечен с возможностью отделять различные кабели, связанные внутри шлангокабеля 109. Конкретнее, кабель 115 переменного тока высокого напряжения, кабель 117 постоянного тока высокого напряжения и кабель 119 связи обеспечены к подстанции 121 и ее связанному оборудованию.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему электрической подстанции 121 согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия. Как изображено, электрическая подстанция 121 вмещает два выключателя 201, 203 цепи. Выключатели 201, 203 цепи электрически соединены с шиной 205. Электрическая подстанция может включать больше выключателей цепи в зависимости от проектных целей и потребностей всей электрической системы. Эти компоненты высокого напряжения размещены внутри камеры 207. В некоторых вариантах выполнения силовое оборудование переменного тока высокого напряжения в подстанции сконструировано и выполнено с возможностью функционировать внутри газовой или изоляционной среды на масляной основе. Камера 207 может быть заполнена элегазом, изоляционным маслом или другими изоляционными средами. Камера может иметь давление 150 кПа, хотя могут быть применены и другие давления. Камера 207 может быть выполнена из множества материалов, таких как, но без ограничения, сталь. Например, для выполнения камеры 207 могут быть использованы стали §35512, Р500ЦЬ2 и 80НЬЕ§.
В изображенном варианте выполнения выключатель 201 цепи функционирует в качестве входного выключателя. В результате линия 115 переменного тока высокого напряжения подсоединена на входе 209. Как понятно специалисту в области техники, когда выключатель 201 находится в его включенном положении, переменный ток высокого напряжения обеспечивается к шине 205 и всем выключателям цепи, соединенным с ней. В некоторых вариантах выполнения для каждого выключателя цепи также обеспечены устройства датчика для того, чтобы обеспечивать информацию системе управления и электрической защиты. В изображенном варианте выполнения бесконтактный вольтметр 211 и маломощный трансформатор 213 тока связаны с каждым выключателем 201, 203 цепи. Вольтметры 211 и трансформаторы 213 тока электрически и/или с возможностью связи соединены с выходными клеммами 215 и 217 датчика соответственно. Соединение 219 с нагрузкой позволяет подводить переменный ток высокого напряжения к нагрузке в случае, если выключатели 201 и 203 цепи включены.
Система 221, 223 приведения в действие выключателей цепи, соответственно связана с каждым выключателем 201, 203 цепи. Каждая система 221, 223 приведения в действие выключателей цепи электрически соединена с ее связанным выключателем цепи. В одном варианте выполнения системы приведения в действие выключателей цепи имеют их собственные камеры. В одном варианте выполнения системы приведения в действие выключателей цепи заключены в камеру с относительным давлением 150 кПа. В
- 3 029463
одном варианте выполнения системы приведения в действие выключателей цепи заполнены газовой средой азота. В некоторых вариантах выполнения отсутствует перепад давления между внутренними давлениями камеры переменного тока высокого напряжения и камеры системы приведения в действие выключателей цепи.
Дополнительно, каждая система 221, 223 приведения в действие выключателей цепи 223 имеет соединения 225 модуля защиты. В изображенном варианте выполнения системы приведения в действие выключателей цепи имеют два соединения модуля защиты так, что два независимых модуля защиты могут быть электрически соединены с системой приведения в действие выключателей цепи.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему соединения связи между системами 221, 223 приведения в действие выключателей цепи и модулями 301, 303 управления и защиты выключателей согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия. Как изображено, каждый модуль (ВСРМ) 301, 303 управления и защиты выключателей размещен отдельно от подстанции 121. Каждый ВСРМ 303 имеет три входных соединения 305 и две выходные клеммы 307. В отношении входных соединений каждый ВСРМ соединен с линией 117 постоянного тока высокого напряжения и линией 119 связи. Дополнительно, каждый ВСРМ соединен с выходом вольтметров и трансформаторами тока, связанными со связанным(и) выключателем(ями) цепи, с помощью которого(ых) ВСРМ управляет и защищает. Хотя изображены три входных соединения, могут быть обеспечены дополнительные входы согласно проектной цели, и больше соединений может быть обеспечено для каждой функции (например, но не ограничено, множественные соединения для входного сигнала датчика). Соединения с распределительной аппаратурой и связанным оборудованием и модулями могут быть выполнены с помощью соединителей для соединения под водой.
Как отмечено выше, каждый ВСРМ 301, 303 может обеспечивать управление и защиту для множественных выключателей 201, 203 цепи. Каждый ВСРМ вмещает реле защиты и источники мощности, требуемые для правильного функционирования связанного (связанных) выключателя (выключателей) цепи. Для того чтобы увеличивать надежность и готовность модуля распределительной аппаратуры, каждый выключатель цепи также может защищаться и управляться ВСРМ смежного или отдельного выключателя цепи. Избыточная конфигурация, обеспеченная на фиг. 3, помогает обеспечивать более надежную систему. В одном варианте выполнения каждый ВСРМ обеспечивает "главное" средство управления для одной системы приведения в действие выключателей цепи и "вспомогательное" средство управления для другой системы контроля выключателей цепи. В изображенном варианте выполнения ВСРМ 301 обеспечивает его главное средство управления для системы 221 приведения в действие выключателей цепи по линии 309 управления. ВСРМ 301 также обеспечивает вспомогательное средство управления для системы 223 приведения в действие выключателей цепи по линии 311 управления. В свою очередь, ВСРМ 303 обеспечивает его главное средство управления для системы 223 приведения в действие выключателей цепи по линии 313 управления. ВСРМ 303 обеспечивает вспомогательное средство управления для системы 221 приведения в действие выключателей цепи по линии 315 управления. ВСРМ имеет одинаковую функциональность независимо от его роли в качестве "главного" или "вспомогательного" средства управления.
В одном варианте выполнения ВСРМ8 являются поднимаемыми по отдельности. В случае, если ВСРМ нужно будет поднимать для ремонта, вся система может оставаться бесперебойной. Как описано здесь, защита, контроль и управление подстанцией могут быть обеспечены смежным ВСРМ без какихлибо преобразований конфигурации подстанции или ВСРМ во время процесса подъема. Так как катушки отключения и включения систем приведения в действие выключателей цепи имеют специально предназначенный источник мощности, они могут быть включены и выключены дистанционно от береговой станции или надводной системы управления.
Основываясь на информации, принимаемой во входном соединении 305 датчика, каждый ВСРМ может автономно отслеживать множество условий, таких как, но без ограничения, выходной ток выключателя цепи. В случае, если параметр превышает заданное значение, ВСРМ отключает выключатель посредством мощности или связи, обеспеченной по линии управления. Значения отключения могут быть сконфигурированы из надводной системы управления или станции. Как описано ранее, для того, чтобы обеспечивать плавную передачу защиты в случае выхода из строя ВСРМ, каждый выключатель цепи может быть эффективно защищен двумя ВСРМк. В такой конфигурации оба ВСРМк будут пытаться отключать выключатель с помощью независимых катушек отключения в случае возникновения перегрузки по току или другого случая.
Посредством соединения с линией 119 связи, каждый ВСРМ 303 может находиться в постоянной связи с надводной системой управления. В определенном варианте выполнения ВСРМ будет непрерывно, периодически или по команде сообщать информацию надводной системе управления. Информационное сообщение может содержать состояние тока выключателя, положение выключателя и состояние ВСРМ, такое как зарядка пружины отключения выключателя. С поверхности через ВСРМ выключателю может быть дана команда отключаться или включаться, и/или пружине отключения может быть дана команда заряжаться.
Фиг. 4А представляет собой вид в поперечном сечении силового и коммуникационного шлангокабеля 109 согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия. Как изображено, шлангокабель
- 4 029463
109 окружен главной камерой 401. Главная камера 401 сконструирована и выполнена с возможностью выдерживать давления, обычно встречающиеся в подводных условиях. В изображенном варианте выполнения обеспечены три линии 403 переменного тока высокого напряжения. В дополнение, обеспечены три вспомогательных силовых и коммуникационных кабеля 405. Хотя изображены три вспомогательных силовых и коммуникационных кабеля 405, другие варианты выполнения могут иметь меньше или больше кабелей. Также могут быть обеспечены опорные конструкции 407 для поддержания общей жесткости шлангокабеля 109 и/или поддержания размещения вспомогательных силовых и коммуникационных кабелей 405.
Фиг. 4В представляет собой разобранный вид в поперечном сечении вспомогательного силового и коммуникационного кабеля 405, изображенного на фиг. 4. Вспомогательные силовые и коммуникационные кабели 405 включают в себя оболочку 409, внешний коаксиальный проводник 411, изолятор 413, внутренний коаксиальный проводник 415 и оптоволоконную линию 417. Вспомогательные силовые и коммуникационные кабели 405 обеспечены для того, чтобы обеспечивать связь и мощность постоянного тока к ВСРМк. Для каждого вспомогательного силового и коммуникационного кабеля 405 показана коаксиальная конфигурация, чтобы уменьшать соединение с главными проводниками 403 переменного тока. Для того чтобы подавать несколько киловатт мощности к одному или более ВСРМ, расположенных на расстоянии (таком как, но не ограничиваясь, до 150 км) от надводного источника, внешнему коаксиальному проводнику 411 и внутреннему коаксиальному проводнику 415 могут быть приданы такие размеры, что электрическое сопротивление составляет не более 1 Ω/км. В одном варианте выполнения проводники сконструированы и выполнены с возможностью функционировать с 10 кВ постоянного тока. В одном варианте выполнения множество оптических волокон содержат оптоволоконную линию 417.
Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую основные этапы, на которых поднимают модуль управления и защиты выключателей согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия. Процесс 500 начинается с этапа, на котором идентифицируют ВСРМ, который необходимо удалять (блок 501). ВСРМ может быть идентифицирован посредством связи с надводной системой управления. ВСРМ может быть удален из-за идентификации неисправности, периодического ремонта и т.д. Идентификация может быть основана на информации, принимаемой от устройств контроля, относящихся к каждому выключателю цепи внутри подстанции. Устройства контроля могут представлять собой, но без ограничения, вольтметры и/или трансформаторы тока.
До удаления ВСРМ система управления подтверждает, что смежный ВСРМ может управлять выключателем цепи, который в первую очередь управляется удаляемым ВСРМ (блок 503). Как только было принято подтверждение, управление выключателем цепи ВСРМ отключают (блок 505). Далее отсоединяют источник постоянного тока к ВСРМ (блок 507). Линии связи и линии датчика также отсоединяют (блок 509). При успешном отсоединении необходимых линий могут использовать дистанционно управляемое транспортное средство или другое подходящее устройство для удаления ВСРМ (блок 511).
Несмотря на то что в целях простоты объяснения проиллюстрированные методологии показаны и описаны в виде последовательности блоков, следует понимать, что методологии не ограничены порядком блоков, так как некоторые блоки могут происходить в различных порядках и/или одновременно с другими блоками, по сравнению с тем, что описано и показано. Более того, для осуществления примерной методологии может требоваться меньше, чем все проиллюстрированные блоки. Блоки могут быть объединены или разделены на множественные компоненты. Более того, дополнительные и/или альтернативные методологии могут применять дополнительные блоки, не показанные здесь. Несмотря на то, что Фигуры иллюстрируют различные действия, происходящие периодически, следует понимать, что различные действия могут возникать последовательно, по существу, параллельно и/или, по существу, в различные моменты времени.
Раскрытые аспекты могут быть использованы в деятельности по разработке углеводородов. Как используется здесь, "разработка углеводородов", или "разрабатывание углеводородов" включает в себя извлечение углеводородов, производство углеводородов, разведку углеводородов, определение потенциальных ресурсов углеводородов, определение местоположений скважин, определение глубины закачивания и/или откачивания скважин, определение связности пластов, приобретение, отчуждение и/или забрасывание ресурсов углеводорода, обзор предшествующих решений по разработке углеводородов и любые другие относящиеся к углеводородам действия или деятельности. Выражение "разработка углеводородов" также используется для закачивания или хранения углеводородов или двуокиси углерода, например, секвестрации двуокиси углерода, такой как оценка пластов, планирование освоения месторождения и разработка пластов. В одном варианте выполнения раскрытые методологии и технологии могут быть использованы для извлечения углеводородов из области пласта. В таком варианте выполнения варианты выполнения, описанные здесь, могут быть использованы для приведения в действие оборудования, связанного с производством или извлечением углеводородов. Оборудование и технологии, используемые для бурения скважины и/или извлечения углеводородов, хорошо известны специалисту в области техники. Другие деятельности по извлечению углеводорода и в общем другие деятельности по разработке углеводородов могут выполняться согласно известным принципам.
- 5 029463
Следующие обозначенные буквами параграфы представляют неисключительные пути описания вариантов выполнения настоящего раскрытия.
A. Система распределения мощности, содержащая
генератор мощности, сконструированный и выполненный с возможностью обеспечивать мощность переменного тока, генератор мощности расположен в надводной части;
источник мощности постоянного тока, расположенный в надводной части; систему управления, расположенную в надводной части;
электрическую подстанцию, расположенную под водой, причем электрическая подстанция электрически соединена с мощностью переменного тока, обеспечиваемой генератором мощности, электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи, система приведения в действие выключателей цепи сконструирована и выполнена с возможностью приведения в действие связанного выключателя цепи;
узел шины, электрически соединенный с каждым выключателем цепи; и
множество модулей управления, размещенных под водой, модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока и соединены с возможностью связи с системой управления, каждый модуль управления функционально соединен с системой приведения в действие выключателей цепи.
А1. Система распределения мощности согласно параграфу А, в которой электрическая подстанция дополнительно содержит по меньшей мере одно устройство контроля, связанное с каждым выключателем цепи, устройство контроля сконструировано и выполнено с возможностью обнаружения условий состояния связанного выключателя цепи.
А2. Система распределения мощности согласно параграфу А1, в которой условия состояния могут быть выбраны из группы, содержащей ток выключателя цепи, положение выключателя цепи и состояние модуля защиты.
А3. Система распределения мощности, изложенная в любом из параграфов А-А2, в которой выключатели цепи и узел шины размещены в камере подстанции.
А4. Система распределения мощности согласно параграфу А3, в которой камера подстанции заполнена элегазом.
А5. Система распределения мощности, изложенная в любом из параграфов А-А4, в которой модули управления размещены в камере модуля.
А6. Система распределения мощности согласно параграфу А5, в которой камера модуля заполнена азотом.
А7. Система распределения мощности, изложенная в любом из параграфов А-А6, в которой каждая система приведения в действие выключателей цепи электрически соединена более, чем с одним модулем управления.
А8. Система распределения мощности, изложенная в любом из параграфов А-А7, в которой система управления соединена с возможностью связи с модулем управления оптоволоконным кабелем.
B. Способ обслуживания системы распределения мощности, содержащий этапы, на которых обеспечивают систему распределения мощности, содержащую
генератор мощности, сконструированный и выполненный с возможностью предоставлять мощность переменного тока, генератор мощности расположен в надводной части;
источник мощности постоянного тока, расположенный в надводной части; систему управления, расположенную в надводной части;
электрическую подстанцию, расположенную под водой, электрическая подстанция электрически соединена с мощностью переменного тока, обеспечиваемой генератором мощности, электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи, система приведения в действие выключателей цепи сконструирована и выполнена с возможностью приведения в действие связанного выключателя цепи;
узел шины, электрически соединенный с каждым выключателем цепи; и
множество модулей управления, размещенных под водой, модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока и соединены с возможностью связи с системой управления;
идентифицируют удаляемый первый модуль управления, причем первое средство управления выполнено с возможностью управлять первой системой приведения в действие выключателей цепи;
отсоединяют первый модуль управления от источника мощности постоянного тока и системы управления и
удаляют первый модуль управления из его подводного местоположения.
В1. Способ согласно параграфу В, дополнительно содержащий этап, на котором принимают подтверждение, что второе средство управления может управлять системой приведения в действие выключателей цепи.
В2. Способ согласно параграфу В или В1, в котором первый модуль управления удаляют с помощью дистанционно управляемого транспортного средства.
- 6 029463
В3. Способ, изложенный в любом из параграфов В-В2, в котором электрическая подстанция дополнительно содержит по меньшей мере одно устройство контроля, связанное с каждым выключателем цепи, устройство контроля сконструировано и выполнено с возможностью обнаружения условий состояния связанного выключателя цепи.
В4. Способ, изложенный в любом из параграфов В-В3, в котором идентификацию удаляемого первого модуля управления основывают на обнаруженных условиях состояния связанного выключателя цепи.
В5. Способ, изложенный в любом из параграфов В-В4, в котором электрическое соединение подстанции с мощностью переменного тока поддерживают при удалении первого модуля управления из его подводного местоположения.
Следует понимать, что предшествующее описание представляет собой всего лишь подробное описание конкретных вариантов выполнения этого изобретения, и что могут быть выполнены многочисленные изменения, преобразования и альтернативы раскрытых вариантов выполнения в соответствии с настоящим раскрытием без отклонения от объема охраны изобретения. В связи с этим предшествующее описание не предназначено для ограничения объема охраны изобретения. Точнее, объем охраны изобретения подлежит определению только приложенной формулой изобретения и ее эквивалентами. Также предполагается, что конструкции и признаки, осуществленные в настоящих примерах, могут быть изменены, реконструированы, заменены, удалены, дублированы, объединены или добавлены друг к другу.

Claims (10)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ обслуживания системы распределения мощности, включающей
    генератор мощности, выполненный с возможностью предоставлять мощность переменного тока, причем генератор мощности расположен в надводной части;
    источник мощности постоянного тока, расположенный в надводной части; систему управления, расположенную в надводной части;
    электрическую подстанцию, расположенную под водой и электрически соединенную с генератором мощности, электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи, причем система приведения в действие выключателей цепи выполнена с возможностью приведения в действие связанного выключателя цепи, причем электрическая подстанция дополнительно содержит по меньшей мере одно устройство контроля, связанное с каждым выключателем цепи, устройство контроля выполнено с возможностью обнаружения условий состояния связанного выключателя цепи;
    узел шины, электрически соединенный с каждым выключателем цепи; и
    множество модулей управления, размещенных под водой, модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока и соединены с возможностью связи с системой управления, причем каждый модуль управления функционально присоединен к множеству систем приведения в действие выключателей цепи для обеспечения управления этими системами приведения в действие выключателей цепи, и каждая система приведения в действие выключателей цепи электрически соединена более чем с одним модулем управления,
    содержащий этапы, на которых
    идентифицируют удаляемый первый модуль управления, причем первый модуль управления выполнен с возможностью управлять первой системой приведения в действие выключателей цепи, причем идентификация удаляемого первого модуля основана на обнаруженном условии состояния связанного выключателя цепи;
    передают управление системой приведения в действие выключателей цепи, управляемой первым модулем управления, который необходимо удалить, к другому модулю управления, присоединенному к упомянутой системе приведения в действие выключателей цепи;
    отсоединяют первый модуль управления от источника мощности постоянного тока и системы управления и
    удаляют первый модуль управления из его подводного местоположения, причем электрическое соединение подстанции с мощностью переменного тока поддерживают при удалении первого модуля управления из его подводного местоположения.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором принимают подтверждение, что второе средство управления может управлять первой системой приведения в действие выключателей цепи.
  3. 3. Способ по п.1, в котором первый модуль управления удаляют с помощью дистанционно управляемого транспортного средства.
  4. 4. Система распределения мощности для осуществления способа по п.1, содержащая
    генератор мощности, выполненный с возможностью предоставлять мощность переменного тока, причем генератор мощности расположен в надводной части;
    источник мощности постоянного тока, расположенный в надводной части; систему управления, расположенную в надводной части;
    - 7 029463
    электрическую подстанцию, расположенную под водой, электрическая подстанция электрически соединена с мощностью переменного тока, обеспечиваемой генератором мощности, электрическая подстанция содержит множество выключателей цепи и систему приведения в действие выключателей цепи, связанную с каждым выключателем цепи, причем система приведения в действие выключателей цепи выполнена с возможностью приведения в действие связанного выключателя цепи;
    узел шины, электрически соединенный с каждым выключателем цепи; и
    множество модулей управления, размещенных под водой, модули управления электрически соединены с источником мощности постоянного тока и соединены с возможностью связи с системой управления, причем каждый модуль управления функционально соединен с множеством систем приведения в действие выключателей цепи для обеспечения управления этими системами приведения в действие выключателей цепи,
    причем модули управления размещены в камере модуля и каждая система приведения в действие выключателей цепи электрически соединена более чем с одним модулем управления.
  5. 5. Система распределения мощности по п.4, в которой электрическая подстанция дополнительно содержит по меньшей мере одно устройство контроля, связанное с каждым выключателем цепи, устройство контроля выполнено с возможностью обнаружения условий состояния связанного выключателя цепи.
  6. 6. Система распределения мощности по п.5, в которой условия состояния выбраны из группы, состоящей из тока выключателя цепи, положения выключателя цепи и состояния модуля защиты.
  7. 7. Система распределения мощности по п.4, в которой выключатели цепи и узел шины размещены в камере подстанции.
  8. 8. Система распределения мощности по п.7, в которой камера подстанции заполнена элегазом.
  9. 9. Система распределения мощности по п.4, в которой камера модуля заполнена азотом.
  10. 10. Система распределения мощности по п.4, в которой система управления соединена с возможностью связи с модулем управления оптоволоконным кабелем.
EA201491981A 2012-04-27 2013-04-19 Способ выполнения подводной электрической подстанции и система распределения мощности EA029463B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261639501P 2012-04-27 2012-04-27
US201361780459P 2013-03-13 2013-03-13
PCT/US2013/037453 WO2013163043A1 (en) 2012-04-27 2013-04-19 Method for design of subsea electrical substation and power distribution system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201491981A1 EA201491981A1 (ru) 2015-03-31
EA029463B1 true EA029463B1 (ru) 2018-03-30

Family

ID=51792600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201491981A EA029463B1 (ru) 2012-04-27 2013-04-19 Способ выполнения подводной электрической подстанции и система распределения мощности

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2842205A4 (ru)
CA (1) CA2868111C (ru)
DK (1) DK201400539A1 (ru)
EA (1) EA029463B1 (ru)
WO (1) WO2013163043A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9557794B2 (en) 2014-11-07 2017-01-31 General Electric Company System and method for distributing electrical power
CN114442542B (zh) * 2020-11-04 2024-04-16 中国科学院理化技术研究所 一种集中式热泵干燥***的电气自动化控制装置
GB2621368A (en) * 2022-08-10 2024-02-14 Siemens Energy AS Subsea power switching unit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6873063B1 (en) * 1999-09-10 2005-03-29 Alpha Thames Ltd. Electrical power distribution suitable for a substantially underwater system
US7589295B2 (en) * 2005-07-29 2009-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Electrical switchgear
US20100220431A1 (en) * 2008-09-15 2010-09-02 Viper Subsea Limited Subsea Protection Device
US7986503B2 (en) * 2003-01-06 2011-07-26 General Electric Company Circuit protection system
US7989984B2 (en) * 2008-09-05 2011-08-02 Draper Mark R Underwater substation
WO2012038237A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Subsea power switching device and methods of operating the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2332220B (en) * 1997-12-10 2000-03-15 Abb Seatec Ltd An underwater hydrocarbon production system
GB0105856D0 (en) * 2001-03-09 2001-04-25 Alpha Thames Ltd Power connection to and/or control of wellhead trees
NO325743B1 (no) * 2006-07-05 2008-07-14 Vetco Gray Scandinavia As Undersjoisk bryterinnretning
NO327370B1 (no) * 2007-07-03 2009-06-15 Vetco Gray Scandinavia As Innretning tilpasset for en undersjoisk applikasjon
GB0921632D0 (en) * 2009-12-10 2010-01-27 Viper Subsea Ltd Line monitoring device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6873063B1 (en) * 1999-09-10 2005-03-29 Alpha Thames Ltd. Electrical power distribution suitable for a substantially underwater system
US7986503B2 (en) * 2003-01-06 2011-07-26 General Electric Company Circuit protection system
US7589295B2 (en) * 2005-07-29 2009-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Electrical switchgear
US7989984B2 (en) * 2008-09-05 2011-08-02 Draper Mark R Underwater substation
US20100220431A1 (en) * 2008-09-15 2010-09-02 Viper Subsea Limited Subsea Protection Device
WO2012038237A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Subsea power switching device and methods of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2842205A1 (en) 2015-03-04
EP2842205A4 (en) 2016-02-17
EA201491981A1 (ru) 2015-03-31
CA2868111A1 (en) 2013-10-31
DK201400539A1 (en) 2014-09-22
WO2013163043A1 (en) 2013-10-31
CA2868111C (en) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9281666B2 (en) Subsea electrical distribution system having redundant circuit breaker control and method for providing same
US9379544B2 (en) Subsea electrical distribution system operable to supply power to subsea load from plurality of sources
KR20080023155A (ko) 전력 에너지의 전달을 보호, 제어 및 모니터링하는 시스템
US20100141047A1 (en) Closed transition automatic transfer switch assembly and associated method
CN104334874A (zh) 开关器件在风力涡轮机塔架中的布置
Narayanaswamy et al. Reliability-centered development of deep water ROV ROSUB 6000
WO2007055593A1 (en) Arrangement for internal black start of subsea power system
US9941680B2 (en) Switching apparatus, control system and method for varying an impedance of a phase line
CN101366157A (zh) 电力传输***
EA029463B1 (ru) Способ выполнения подводной электрической подстанции и система распределения мощности
US20150036256A1 (en) Method for Design of Subsea Electrical Substation and Power Distribution System
US10404053B2 (en) Communication distribution unit containing at least one power switch
AU2017288317B2 (en) A subsea electric power distribution installation
WO2015135939A1 (en) Electrical sensor
US20220393407A1 (en) Subsea connector
Hazel et al. Power Distribution for Arctic Subsea Tiebacks
Hazel et al. Energization of subsea power transformers
Legeay et al. Powering subsea processing facilities of the future
Vinogradov et al. Justification, Requirements and Block Diagram Variant of Sectionalizing and Redundancy Unit with DC Link
Atkinson et al. Innovative technology in the Moyle Interconnector
KR101521818B1 (ko) Dps용 전원 공급장치
Askarov et al. Research of Reliable Power Supply Schemes for OOO Gazprom Production Yamburg Gas Field
Gilliland Refinery Electrical Power System Reliability

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU