一種潛油電泵測試系統(tǒng)的過流保護裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置，屬于井下設備及儀器的過載保護技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]井下設備及儀器與地面的數(shù)據(jù)通訊通常采用為井下儀器提供電源的鎧裝電纜完成，具體方法是將包含有數(shù)據(jù)信息的載波信號加載到鎧裝電纜的芯線上，由鎧裝電纜同時完成井下儀器的供電和數(shù)據(jù)傳送任務。由于潛油電栗通常工作在地下4000米以下的深部地層，其供電電纜電壓高達數(shù)千伏，潛油電栗在井下被高壓高溫腐蝕性液體或氣體侵蝕，工作環(huán)境相當惡劣，供電電纜被高壓擊穿的危險隨時存在。因此需要研究出一種方法及裝置，以確保供電電纜被擊穿或設備本身發(fā)生故障時，能夠保護整個系統(tǒng)不會遭到二次損壞。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于，提供一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置，以防井下設備及儀器出現(xiàn)故障或供電電纜被擊穿時，能夠及時切斷供電電源，避免供電和接收設備免受二次損壞，防止擴大故障范圍，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0005]本實用新型的一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置為，該裝置包括位于地面的測試設備和位于井下的潛油電栗，測試設備與潛油電栗之間經(jīng)供電總線連接，供電總線包括供電電纜+V和回饋電纜-V;在回饋電纜-V上串聯(lián)有由供電電纜+V提供工作電源的過流保護裝置。
[0006]前述裝置中，所述過流保護裝置包括串接在回饋電纜-V上的取樣電阻R4和MOS管，MOS管的源極與潛油電栗一端的回饋電纜-V’連接，MOS管漏極與取樣電阻R4—端連接，取樣電阻R4另一端與測試設備一端的回饋電纜-V連接;MOS管漏極與取樣電阻R4的連接點與運算放大器的反相輸入端4連接，運算放大器的同相輸入端3與鉗位二極管V2正極連接，鉗位二極管V2負極與取樣電阻R4另一端連接，運算放大器輸出端I經(jīng)限流電阻R3與MOS管柵極連接。
[0007]前述裝置中，所述鉗位二極管V2負極與穩(wěn)壓管Vl正極連接，穩(wěn)壓管Vl負極與功率電阻Rl —端連接，功率電阻Rl另一端與供電電纜+V連接，穩(wěn)壓管Vl兩端并聯(lián)有濾波電容Cl;穩(wěn)壓管Vl負極與運算放大器電源端5連接，運算放大器公共端2與鉗位二極管V2負極連接；鉗位二極管V2正極經(jīng)調(diào)節(jié)電阻R2與穩(wěn)壓管Vl負極連接。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在監(jiān)測到電栗電機供電電纜由于高壓擊穿或井下腐蝕性液體或氣體侵蝕出現(xiàn)短路時能及時保護整個系統(tǒng)不被二次損壞，響應時間快。本實用新型采用閉環(huán)控制，能在故障消除后及時恢復線路正常工作狀態(tài)。本實用新型對供電和通訊系統(tǒng)無干擾，控制靈活性強。本實用新型根據(jù)不同系統(tǒng)或環(huán)境的需要，只需調(diào)整取樣電阻阻值大小即能實現(xiàn)電流閾值的控制。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0010]圖2是本實用新型過流保護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制。
[0012]本實用新型的一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護方法，如圖1所示:該方法是在井下的潛油電栗與地面的測試設備之間的供電總線接入一個過流保護裝置；當潛油電栗的供電電流超過設定值時，通過過流保護裝置將供電電流限制在設定范圍內(nèi)。過流保護裝置如圖2所示，包括MOS管和取樣電阻R4，M0S管的兩個開關電極與取樣電阻R4串聯(lián)后串接在潛油電栗供電總線上；取樣電阻R4用于感應供電總線上的電流變化，MOS管的兩個開關電極在MOS管控制極的作用下控制供電總線電流。MOS管的兩個開關電極分別為源極和漏極;取樣電阻R4與MOS管漏極連接的節(jié)點與運算放大器的反相輸入端連接，運算放大器的同相輸入端與鉗位二極管V2的負極連接，鉗位二極管V2的正極與取樣電阻R4另一端連接；當電源總線電流超過設定值時，取樣電阻R4兩端的電壓大于鉗位二極管V2兩端的電壓，使得運算放大器的同相輸入端電位低于反相輸入端電位，運算放大器的輸出端輸出低電平，運算放大器的輸出端經(jīng)限流電阻R3與MOS管的控制極連接，使MOS管逐漸截止從而將環(huán)路電流限制在設定范圍內(nèi)JOS管采用高擊穿電壓Vbr提高過流保護裝置的電壓適應范圍，M0S管采用低導通電阻Rds的MOS管使該過流保護裝置接入后不會對原電路造成較大影響;MOS管的型號為IRFI720GPBF。鉗位二極管V2選用型號為1N4448的低壓降二極管，以降低負載波動對過流保護裝置的影響；同時取樣電阻R4的阻值為不大于20歐姆的小阻值電阻，以減小取樣電阻R4對供電電路的影響。鉗位二極管V2的負極經(jīng)調(diào)節(jié)電阻R2與潛油電栗供電總線正極連接;通過改變調(diào)節(jié)電阻R2的阻值設定供電總線允許通過的最大電流值。運算放大器由穩(wěn)壓管V1、功率電阻Rl和濾波電容Cl構(gòu)成的穩(wěn)壓電路提供電源;濾波電容Cl采用高壓無極性電容，功率電阻Rl采用大功率阻燃電阻；以確保過流保護裝置的供電可靠性。
[0013]根據(jù)上述方法構(gòu)成的本實用新型的一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置，如圖1所示，該裝置包括位于地面的測試設備和位于井下的潛油電栗，測試設備與潛油電栗之間經(jīng)供電總線連接，供電總線包括供電電纜+V和回饋電纜-V;在回饋電纜-V上串聯(lián)有由供電電纜+V提供工作電源的過流保護裝置。所述過流保護裝置如圖2所示，包括串接在回饋電纜-V上的取樣電阻R4和MOS管，MOS管的源極與潛油電栗一端的回饋電纜-V’連接，MOS管漏極與取樣電阻R4—端連接，取樣電阻R4另一端與測試設備一端的回饋電纜-V連接;MOS管漏極與取樣電阻R4的連接點與運算放大器的反相輸入端4連接，運算放大器的同相輸入端3與鉗位二極管V2正極連接，鉗位二極管V2負極與取樣電阻R4另一端連接，運算放大器輸出端I經(jīng)限流電阻R3與MOS管柵極連接。鉗位二極管V2負極與穩(wěn)壓管Vl正極連接，穩(wěn)壓管Vl負極與功率電阻Rl—端連接，功率電阻Rl另一端與供電電纜+V連接，穩(wěn)壓管Vl兩端并聯(lián)有濾波電容Cl;穩(wěn)壓管Vl負極與運算放大器電源端5連接，運算放大器公共端2與鉗位二極管V2負極連接;鉗位二極管V2正極經(jīng)調(diào)節(jié)電阻R2與穩(wěn)壓管Vl負極連接。實施例
[0014]本例的原理框圖如圖1所示，是在井下的潛油電栗與地面的測試設備之間的供電總線接入一個過流保護裝置；當潛油電栗的供電電流超過設定值時，通過過流保護裝置將供電電流限制在設定范圍內(nèi)。過流保護裝置的具體電路如圖2所示，電路由取樣電阻R4、鉗位二極管V2、M0S管及低功率運算放大器組成限流控制電路。該電路允許通過的最大電流值為鉗位二極管V2的正向?qū)妷撼匀与娮鑂4的阻值。功率電阻Rl和穩(wěn)壓管Vl及濾波電容Cl構(gòu)成穩(wěn)壓電路，在供電總線的供電電纜+V上取電實現(xiàn)對運算放大器供電。當檢測到總線電流小于設計電流時，運算放大器輸出高電平，使MOS管完全導通，整個系統(tǒng)正常工作；當檢測到總線電流超過設定允許值時，控制環(huán)路在取樣電阻R4上電壓因為超過鉗位二極管V2的鉗位電壓，運算放大器輸出低電平，使MOS管逐漸截止，從而使得環(huán)路電流被限制在設定范圍內(nèi)。
[0015]本電路的創(chuàng)新點主要有以下幾個方面:
[0016]I)采用低壓降二極管作為鉗位二極管V2，鉗位二極管V2的正向?qū)妷鹤鳛橄蘖鲄⒖奸T限電壓。避免負載波動影響，同時降低取樣電阻R4阻值，減小連接該限流保護電后對原電路的影響。
[0017]2)利用系統(tǒng)的高壓供電回路取電給系統(tǒng)過流保護電路供電，由功率電阻Rl和穩(wěn)壓管Vl及濾波電容Cl構(gòu)成穩(wěn)壓電路。濾波電容Cl必須采用高壓無極性電容，功率電阻Rl為一定功率的防火電阻。
[0018]3)采用高Vbr和低Rds的MOS管實現(xiàn)電流的關斷控制。高Vbr可使該電路具有寬電壓工作能力;低Rds可使該電路接入后不對原電路造成大的影響。
[0019]本實用新型中不但可用于潛油電栗的保護，也可以應用了其它井下設備及儀器的保護。
【主權(quán)項】
1.一種潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置，包括位于地面的測試設備和位于井下的潛油電栗，測試設備與潛油電栗之間經(jīng)供電總線連接，供電總線包括供電電纜+V和回饋電纜-V;其特征在于:在回饋電纜-V上串聯(lián)有由供電電纜+V提供工作電源的過流保護裝置;所述過流保護裝置包括串接在回饋電纜-V上的取樣電阻R4和MOS管，MOS管的源極與潛油電栗一端的回饋電纜-V’連接，MOS管漏極與取樣電阻R4—端連接，取樣電阻R4另一端與測試設備一端的回饋電纜-V連接;MOS管漏極與取樣電阻R4的連接點與運算放大器的反相輸入端4連接，運算放大器的同相輸入端3與鉗位二極管V2正極連接，鉗位二極管V2負極與取樣電阻R4另一端連接，運算放大器輸出端I經(jīng)限流電阻R3與MOS管柵極連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述潛油電栗測試系統(tǒng)的過流保護裝置，其特征在于:所述鉗位二極管V2負極與穩(wěn)壓管Vl正極連接，穩(wěn)壓管Vl負極與功率電阻Rl—端連接，功率電阻Rl另一端與供電電纜+V連接，穩(wěn)壓管Vl兩端并聯(lián)有濾波電容Cl;穩(wěn)壓管Vl負極與運算放大器電源端5連接，運算放大器公共端2與鉗位二極管V2負極連接;鉗位二極管V2正極經(jīng)調(diào)節(jié)電阻R2與穩(wěn)壓管Vl負極連接。
【專利摘要】<b>本實用新型公開了一種潛油電泵測試系統(tǒng)的過流保護裝置，該裝置包括位于地面的測試設備和位于井下的潛油電泵，測試設備與潛油電泵之間經(jīng)供電總線連接，供電總線包括供電電纜+V和回饋電纜-V；在回饋電纜-V上串聯(lián)有由供電電纜+V提供工作電源的過流保護裝置。本實用新型在監(jiān)測到電泵電機供電電纜由于高壓擊穿或井下腐蝕性液體或氣體侵蝕出現(xiàn)短路時能及時保護整個系統(tǒng)不被二次損壞，響應時間快。采用閉環(huán)控制，能在故障消除后及時恢復線路正常工作狀態(tài)。本實用新型對供電和通訊系統(tǒng)無干擾?？刂旗`活性強。根據(jù)不同系統(tǒng)或環(huán)境的需要，只需調(diào)整取樣電阻阻值大小即能實現(xiàn)電流閾值的控制。</b>
【IPC分類】H02H9/02, H02H3/08
【公開號】CN205248784
【申請?zhí)枴緾N201520899710
【發(fā)明人】余華, 曾勇, 賈昌磊
【申請人】貴州航天凱山石油儀器有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月12日