一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统，为拖缆中各个节点提供长时间稳定直流供电，包括：船上电源模块、拖缆电源线、供电控制总线、船上供电控制模块、节点供电控制模块和储能装置，本发明专利技术不同于以往的拖缆直接供电模式，本发明专利技术在海洋地震勘探拖缆中加入储能装置和节点供电控制模块，使得拖缆在勘探作业中，每个节点都有能力，在一定的时间内，断开与船上电源模块的连接，仅依靠本节点的储能装置提供的电能完成作业任务。此外，船上供电控制模块对于拖缆各节点供电模式的控制，可以使整条拖缆处于船上供电电源在同一时刻仅需为拖缆中部分节点直接供电就能维持所有节点工作的动态平衡中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋地震勘探设备的
，具体涉及一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统。
技术介绍
海洋地震勘探拖缆是海洋地震勘探设备的重要组成部分，其主要用于采集并传输海洋地震勘探作业中人工激发地震产生的水声信号。受限于海洋拖缆的机械强度以及物探船的拖拽能力，勘探作业中，拖缆只能悬浮于浅层海水中，为了勘探更深的海底地层结构，海洋地震勘探设备需要装备尽可能长的拖缆展开作业任务。长缆供电能力是限制海洋地震勘探拖缆作业长度的主要因素之一。多年以来，海洋地震勘探行业使用的拖缆供电模式是：将船上的高压直流电源直接接入拖缆，拖缆中的所有节点同时作为电源负载挂在拖缆电源线上，拖缆各节点完全依赖船上供电进行勘探作业。例如，Sercel公司的SEAL428系统和中国海洋石油总公司的“海亮”系统。虽然上述拖缆直接供电模式简便易行，但是随着拖缆节点个数的增加，供电距离的增长，拖缆中供电线路的线损以及前级各节点电子学设备的功耗会使得拖缆尾部节点得不到有效供电，这极大的限制了海洋地震勘探作业中拖缆的工作长度，进而限制了该型海洋地震勘探设备对海底地层勘探的深度。本专利技术要解决的是海洋地震勘探拖缆的远距离供电问题。为了解决海洋地震勘探拖缆的远距离供电问题，需要改变原有的直接供电模式，在拖缆中构建一套具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于为海洋地震勘探拖缆提供一种远距离供电系统，提高海洋地震勘探拖缆在长距离作业条件下拖缆中各节点的供电能力。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统，为拖缆中各个节点提供长时间稳定直流供电，包括：船上电源模块，用于产生支持整条勘探拖缆正常工作的高压直流电源，直接为拖缆中的电源线提供源源不断的电力。拖缆电源线，用于将船上电源模块产生的电力分散到拖缆中的各个节点。供电控制总线，为各节点的节点供电控制模块提供供电状态上传以及供电控制命令接收的总线通路。船上供电控制模块，用于接收拖缆通过供电控制总线上传的各节点的供电信息，经过对拖缆中各节点的总体状态的综合判断，再通过供电控制总线向各节点的节点供电控制模块下达供电控制命令。节点供电控制模块，用于实时监控本节点供电模式、功耗大小以及该节点储能装置的电能状态，通过供电控制总线周期性的向船上供电控制模块上传本节点的上述信息。接收船上供电控制模块对本节点下达的供电控制命令，控制本节点的供电模式。储能装置，在节点的自供给模式中，本节点完全断开与拖缆电源线的连接，节点中各电子器件的工作电能完全由储能装置提供。在节点的充电模式中，储能装置用于接收并存储拖缆电源线中的电能，以备该节点在自供给模式中使用。进一步，所述节点供电控制模块包括：低功耗单片机，用来实时监测并发送储能装置电能状态，接收船上节点供电控制模块下达的供电控制命令，控制节点挂载开关和漏电保护开关的通断。节点挂载开关，直接由低功耗单片机控制，控制本级节点是否挂载在拖缆电源线上，对船上电源模块输出的高压直流电源进行低压变换，实时检测本节点的供电状态并向低功耗单片机汇报。拖缆电源线与节点挂载开关直接相连。漏电保护开关，直接由低功耗单片机控制，控制本节点中的储能装置与数字包的供电通路，实时检测本节点的储能装置状态并向低功耗单片机汇报。通常情况下处于闭合状态，只有当储能装置存在漏电危险或者输出异常，可能损害数字包中电子元件时才由单片机控制断开连接。数字包是拖缆中各节点的主要工作部门，用来完成对地震信号的采集与整理工作，是拖缆供电系统服务的对象，不属于拖缆供电系统。本专利技术中，拖缆中的各个节点有三种供电模式：自供给模式、充电模式和异常模式。各模式间的切换依赖船上供电控制模块下达命令，由节点供电控制模块中的低功耗单片机直接控制。自供给模式，节点挂载开关断开，漏电保护开关闭合，本节点的工作能源完全依赖该节点的储能装置，其节点供电控制模块实时监控并周期上传储能装置的能量状态，随时监听供电控制总线中的供电控制命令。充电模式，节点挂载开关闭合，漏电保护开关闭合，节点的工作能源在由船上电源模块通过拖缆电源线提供，同时对储能装置进行充电操作，其节点供电控制模块实时监控并周期上传储能装置的能量状态，随时监听供电控制总线中的供电控制命令。异常模式，节点挂载开关闭合，漏电保护开关断开，节点的工作能源在由船上电源模块通过拖缆电源线提供，此时不对储能装置进行充电操作。该模式仅在该节点的储能装置出现异常，为保护节点中的其他元件，按照供电控制命令进入。船上供电控制模块在整个供电系统中起到了控制中枢的作用，该模块通过不间断分析拖缆中各个节点上传的供电状态，结合船上电源模块的带负载能力，周期性做出选判，命令部分节点切换供电模式，使得整条拖缆在勘探作业过程中，始终保持一部分节点处在自供给模式，另一部分节点处在充电模式的动态平衡中。船上电源模块，在同一时刻，只需要为拖缆中的部分节点提供电力支持，就能保证整条海洋地震勘探拖缆的正常工作。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)不同于以往的拖缆直接供电模式，本专利技术在海洋地震勘探拖缆中加入储能装置和节点供电控制模块，使得拖缆在勘探作业中，每个节点都有能力，在一定的时间内，断开与船上电源模块的连接，仅依靠本节点的储能装置提供的电能完成作业任务。(2)此外，船上供电控制模块对于拖缆各节点供电模式的控制，可以使整条拖缆处于，船上供电电源在同一时刻仅需为拖缆中部分节点直接供电就能维持所有节点工作的动态平衡中。(3)对比以往的海洋勘探拖缆直接供电模式，本专利技术使得相同的船上供电电源可以为更长的拖缆提供电能，解决了海洋地震勘探拖缆的远距离供电的问题。附图说明图1为本专利技术一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统结构原理示意图；图1中附图标记含义为：1代表船上电源模块，2代表船上供电控制模块，3代表单个拖缆节点，31代表拖缆节点中的数字包(是拖缆供电系统服务的对象，不属于拖缆供电系统)，32代表拖缆节点中的储能装置，33代表拖缆节点中的节点供电控制模块，331代表节点供电控制模块中的低功耗单片机，332代表节点供电控制模块中的节点挂载开关，333代表节点供电控制模块中的漏电保护开关，4代表拖缆电源线，5代表供电控制总线。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，本专利技术包括船上电源模块1、船上供电控制模块2、储能装置32、节点供电控制模块33、拖缆电源线4与供电控制总线5。其中，船上电源模块1用于产生支持整条勘探拖缆正常工作的高压直流电源，船上供电控制模块2用于接收拖缆各节点供电状态信息并下达供电控制命令，储能装置32用于存储本节点自供给的电能，节点供电控制模块33用于实时监控并上传本节点供电状态与接收并执行供电控制命令，拖缆电源线4用于传输稳定的高压直流电源，供电控制总线5用于提供上传节点供电状态信息与下达供电控制命令的通路。船上电源模块1通过拖缆电源线4为拖缆的各个节点3输送电力。节点供电控制模块33中的节点挂载开关332首先接收到船上电源模块1通过拖缆电源线4输出的高压直流电源，节点挂载开关332的断开或者闭合由低功耗单片机331直接控制。当节点挂载开关332断开时，节点供电控制模块33需要实时监测节点3的供电状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统，其特征在于：为拖缆中各个节点提供长时间稳定直流供电，包括：船上电源模块，用于产生支持整条勘探拖缆正常工作的高压直流电源，直接为拖缆中的电源线提供源源不断的电力；拖缆电源线，用于将船上电源模块产生的电力分散到拖缆中的各个节点；供电控制总线，为各节点的节点供电控制模块提供供电状态上传以及供电控制命令接收的总线通路；船上供电控制模块，用于接收拖缆通过供电控制总线上传的各节点的供电信息，经过对拖缆中各节点的总体状态的综合判断，再通过供电控制总线向各节点的节点供电控制模块下达供电控制命令；节点供电控制模块，用于实时监控本节点供电模式、功耗大小以及该节点储能装置的电能状态，通过供电控制总线周期性的向船上供电控制模块上传本节点的上述信息，接收船上供电控制模块对本节点下达的供电控制命令，控制本节点的供电模式；储能装置，在节点的自供给模式中，本节点完全断开与拖缆电源线的连接，节点中各电子器件的工作电能完全由储能装置提供，在节点的充电模式中，储能装置用于接收并存储拖缆电源线中的电能，以备该节点在自供给模式中使用。

【技术特征摘要】
1.一种具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统，其特征在于：为拖缆中各个节点提供长时间稳定直流供电，包括：船上电源模块，用于产生支持整条勘探拖缆正常工作的高压直流电源，直接为拖缆中的电源线提供源源不断的电力；拖缆电源线，用于将船上电源模块产生的电力分散到拖缆中的各个节点；供电控制总线，为各节点的节点供电控制模块提供供电状态上传以及供电控制命令接收的总线通路；船上供电控制模块，用于接收拖缆通过供电控制总线上传的各节点的供电信息，经过对拖缆中各节点的总体状态的综合判断，再通过供电控制总线向各节点的节点供电控制模块下达供电控制命令；节点供电控制模块，用于实时监控本节点供电模式、功耗大小以及该节点储能装置的电能状态，通过供电控制总线周期性的向船上供电控制模块上传本节点的上述信息，接收船上供电控制模块对本节点下达的供电控制命令，控制本节点的供电模式；储能装置，在节点的自供给模式中，本节点完全断开与拖缆电源线的连接，节点中各电子器件的工作电能完全由储能装置提供，在节点的充电模式中，储能装置用于接收并存储拖缆电源线中的电能，以备该节点在自供给模式中使用。2.根据权利要求1所述的具有储能装置的海洋地震勘探拖缆供电系统，其特征在于：所述节点供电控制模块包括：低功耗单片机，用来实时监测并发送储能装置电能状态，接收船上节点供电控制模块下达的供电控制命令，控制节点挂载开关和漏电保护开关的通断；节点挂载开关，直接由低功耗单片机控制，控制本级节点是否挂载在拖缆电源线上，对船上电源模块输出的高压直流电源进行低压变换，实时检测本节点的供电状态并向低功耗单片机汇报，拖缆电源线与节点挂载开关直接相连；漏电保护开关，直接由低功耗单片机控制，控制本节点中的储能装置与数字包的供电通...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁治国，宋克柱，杨俊峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34