Система передачи телеметрической информации

СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к системам передачи телеметрической информации (ТИ) по цепям питания погружных электродвигателей насосных установок. Система передачи ТИ состоит из подземного передающего устройства (ППУ), подключенного между нулем "звезды" обмоток электродвигателя(ОЭ) и его заземленным корпусом, и наземного приемного устройства (НПУ), подключенного между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора (ТТ) и его заземленным корпусом, при этом ОЭ подключены к вторичным обмоткам ТТ через кабель подачи питания. ППУ содержит стабилизатор напряжения (СН), устройство сбора и передачи информации (УСПИ),датчики, электронный ключ, управляемый УСПИ и подключнный параллельно СН для передачи ТИ. Выход СН соединен с датчиками и УСПИ, при этом ППУ подключено к нулю "звезды" ОЭ через конденсатор, подключнный ко входу СН. НПУ содержит источник переменного напряжения, питающий ППУ, подключнный последовательно с ним резистор, устройство приема и обработки информации (УПОИ), при этом НПУ подключено к нулю "звезды" вторичных обмоток ТТ через разделительный конденсатор, подключнный к точке соединения УПОИ и резистора. Технический результат, в частности, заключается в устранении причины снижения изоляции погружной установки при отказе системы передачи информации. Изобретение относится к технике связи, в частности к системам передачи телеметрической информации по цепям питания погружных электродвигателей насосных установок, используемых в процессе нефтедобычи. Известны способ, система и устройство для передачи данных в электрической цепи [1], где передача и кодирование образуемой информации осуществляется путм изменения потребляемой электрической мощности потребителем электрической энергии. Устройство обеспечивает удовлетворительную передачу информации на примное устройство, размещаемое в источнике электрической мощности, если длительность изменения потребляемой электрической мощности потребителем существенно больше длительности импульсов помех в этой электрической цепи. Это ограничивает сферу его применения. Известен также способ повышения помехозащищенности передачи информационного сигнала по одной линии связи с током питания [2]. Повышение помехозащищенности обеспечивают независимостью среднего значения тока питания от информационного сигнала и кодированием синхрослов поочердно прямым и инверсным двоичными кодами. Однако этот способ также чувствителен к импульсным помехам, как и приведенное выше устройство [1]. Известна система передачи телеметрической информации (прототип) [3], использующаяся для передачи телеметрической информации от двигателя при добыче нефти. Задачей создания этой системы является повышение точности показаний, расширение частотного диапазона, реализация передачи сигналов как током с частотой, значительно превышающей частоту канала питания, так и с частотой ниже частоты канала питания, а также создание канала связи от наземного приемного устройства к подземному передающему устройству. Для этого подземное передающее устройство запитано от источника постоянного напряжения наземного приемного устройства через цепи питания электродвигателя и передает последовательный цифровой код к наземному устройству током с частотой ниже или выше частоты канала питания. Однако, поскольку подземное передающее устройство запитано от источника постоянного напряжения (частота равна нулю), реализовать передачу сигналов с частотой ниже частоты канала питания даже теоретически невозможно и передача информации происходит только на частотах выше частоты канала питания (больше нуля). Кроме того, подземное передающее устройство, включенное между нулем "звезды" электродвигателя и его заземленным корпусом, наземное приемное устройство, включенное между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора, питающего электродвигатель, и его заземленным корпусом, соединены между собой через кабель и цепи заземления и, следовательно, образуют замкнутый контур. Поэтому напряжение смещения нейтрали (напряжение между нулями) включено последовательно с напряжением последовательного цифрового кода и является для него помехой. В системах питания погружных установок без преобразования частоты напряжение смещения нейтрали переменного тока состоит из напряжения промышленной частоты 50 Гц, гармоник этой частоты и импульсной составляющей. Это напряжение существует всегда, так как вызывается неравенством сопротивлений и напряжений в фазах трхфазных цепей и проявляется в виде помех в канале передачи информации. Оно вызывает термический разогрев резисторов, блока питания и стабилизатора, что приводит к необходимости введения в цепь питания как минимум двух дросселей. Электрическую изоляцию погружных установок контролируют подачей постоянного отрицательного напряжения в ноль "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора, поэтому неисправность подземного передающего устройства приводит к снижению изоляции погружной установки в целом, что приводит к необходимости е подъма и остановки процесса нефтедобычи. Начало массового применения систем питания погружных установок с преобразования частоты питания усугубило проблемы с помехами. Из-за коммутации цепей преобразователя частоты напряжение смещения нейтрали, включнное последовательно с напряжением последовательного цифрового кода,достигает нескольких киловольт (напряжение фазы), а его частота кратна частоте преобразования напряжения питания и, как правило, находится в полосе рабочих частот канала передачи информации, что затрудняет передачу информации. Известно также устройство передачи и приема скважинной информации [4], содержащее источник питания постоянного тока, в котором, с целью повышения помехоустойчивости приема-передачи и повышения надежности работы, в погружной блок введены дополнительные RC-фильтры и усложнены алгоритмы обработки передаваемой информации, но питание постоянным током сохранило имеющиеся проблемы, как в вышеуказанных технических решениях. Задачей изобретения является обеспечение возможности передачи сигналов от подземного передающего устройства по кабелям питания погружных насосных установок станциями с преобразователями частоты в широком частотном диапазоне. Кроме того, задачей изобретения является устранение причины снижения изоляции всей погружной установки при отказе системы передачи информации. Поставленная задача решается за счет того, что в системе передачи телеметрической информации,состоящей из подземного передающего устройства, подключенного между нулем "звезды" обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, включающего стабилизатор напряжения, устройство сбора и передачи информации, датчики, электронный ключ, управляемый устройством сбора и передачи инфор-1 024092 мации и подключнный параллельно стабилизатору напряжения для передачи телеметрической информации, выход стабилизатора напряжения соединен с датчиками и устройством сбора и передачи информации; наземного приемного устройства, подключенного между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, содержащего источник питания подземного передающего устройства, подключнный последовательно с ним резистор, устройство приема и обработки информации, при этом обмотки электродвигателя подключены к вторичным обмоткам трхфазного трансформатора через кабель подачи питания, согласно изобретению, в наземном приемном устройства в качестве источника питания подземного предающего устройства используется источник переменного напряжения, при этом наземное примное устройство подключено к нулю "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора через разделительный конденсатор, подключнный к точке соединения устройства прима и обработки информации и резистора; подземное передающее устройство подключено к нулю "звезды" обмоток электродвигателя через конденсатор, подключнный ко входу стабилизатора напряжения. На чертеже представлена функциональная схема системы передачи телеметрической информации от погружного электродвигателя. Система состоит из подземного передающего устройства (ППУ) 1 и наземного приемного устройства (НПУ) 2. ППУ 1 включено между нулем "звезды" обмоток электродвигателя 3 и его заземленным корпусом и состоит из стабилизатора напряжения 4, устройства сбора и передачи информации 5 от датчиков 6, электронного ключа 7, подключенного к нулю "звезды" обмоток электродвигателя 3 через конденсатор 8, который также подключн ко входу стабилизатора 4. Электронный ключ 7 управляется устройством сбора и передачи информации 5. Стабилизатор напряжения 4 осуществляет питание датчиков 6 и устройства сбора и передачи информации 5. НПУ 2 подключено между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9, питающего электродвигатель 3, и его заземленным корпусом и содержит источник переменного напряжения (трансформатор питания) 10, осуществляющий питание подземного передающего устройства 1, последовательно подключенный к источнику переменного напряжения 10 резистор 11, устройство приема и обработки информации 12, при этом наземное приемное устройство 2 подключено к нулю "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9 через разделительный конденсатор 13, подключенный ко входу устройства приема и обработки информации 12 и резистору 11. Обмотки электродвигателя 3 подключены к вторичным обмоткам трехфазного трансформатора 9 через кабель подачи питания 14. Система передачи телеметрической информации работает следующим образом. При включении НПУ 2 трансформатор питания 10 подает переменное напряжение по цепи: резистор 11, разделительный конденсатор 13, вторичные обмотки трехфазного трансформатора 9, кабель подачи питания 14, обмотки электродвигателя 3, конденсатор 8, стабилизатор напряжения 4, корпус ППУ 1,корпус НПУ 2. Так как сопротивление вторичных обмоток трансформатора питания 10, разделительного конденсатора 13, трехфазного трансформатора 9, кабеля подачи питания 14, обмоток электродвигателя 3 мало, величина тока в этой цепи будет определяться по известным формулам электротехники выходным напряжением трансформатора питания 10, реактивным сопротивлением конденсатора 8, стабилизатора напряжения 4 и подключенного параллельно стабилизатору напряжения 4 сопротивлением закрытого электронного ключа 7. Следовательно, открывая электронный ключ 7, можно увеличить ток в этой цепи,который будет приводить к изменению напряжения в точке соединения резистора 11, разделительного конденсатора 13 и входа устройства приема и обработки информации 12. Так как электронный ключ 7 управляется устройством сбора и передачи информации 5, напряжение в точке соединения резистора 11, разделительного конденсатора 13 и входа устройства приема и обработки информации 12 будет изменяться так же, как и состояние электронного ключа 7. Это означает возможность передачи информации от ППУ 1 к НПУ 2. Устройство сбора и передачи информации 5 опрашивает датчики 6, преобразует их текущие показания в последовательный цифровой код, которым управляет электронным ключом 7, осуществляя передачу информации от ППУ 1 к НПУ 2. Измерение сопротивления изоляции в погружных насосных установках производится методом измерением постоянного тока при подаче постоянного отрицательного напряжения в нуль "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9. Поскольку на входе ППУ 1 включн конденсатор 8, а вход НПУ 2 подключн через разделительный конденсатор 13, то постоянный ток через них не протекает и состояние системы не влияет на работу системы измерения сопротивления изоляции. При передаче информации частота последовательного цифрового кода, поступающего на электронный ключ 7 от устройства сбора и передачи информации 5, всегда задатся меньше минимальной частоты переменного напряжения питания электродвигателя 3. Это обеспечивает отсутствие помех от напряжения смещения нейтрали в полосе рабочих частот канала передачи информации и, следовательно, обеспечивает возможность безошибочного прима цифрового кода. Источники информации. 1. RU 2265955 С 2, МПК Н 04 В 3/54, H02J 13/00, 2005.12.10. 2. RU 2143176 С 1, МПК Н 04 В 3/00, G08C 19/28,1999.12.20. 3. RU 2230187 С 2, МПК Е 21 В 47/12, Н 04 В 3/54, 2004.06.10. 4. RU 2387831 С 1, МПК Е 21 В 47/12, Н 04 В 3/54, 2010.04.24. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Система передачи телеметрической информации, состоящая из подземного передающего устройства, подключенного между нулем "звезды" обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, содержащего стабилизатор напряжения, устройство сбора и передачи информации, датчики, электронный ключ, управляемый устройством сбора и передачи информации и подключнный параллельно стабилизатору напряжения для передачи телеметрической информации, выход стабилизатора напряжения соединен с датчиками и устройством сбора и передачи информации; наземного приемного устройства,подключенного между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, содержащего источник питания подземного передающего устройства, подключнный последовательно с ним резистор, устройство приема и обработки информации; при этом обмотки электродвигателя подключены к вторичным обмоткам трхфазного трансформатора через кабель подачи питания, отличающаяся тем, что в наземном приемном устройстве источник питания подземного предающего устройства представляет собой источник переменного напряжения, при этом наземное примное устройство подключено к нулю "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора через разделительный конденсатор, подключнный к точке соединения устройства прима и обработки информации и резистора; подземное передающее устройство подключено к нулю "звезды" обмоток электродвигателя через конденсатор, подключнный ко входу стабилизатора напряжения.