本发明专利技术公开一种布置埋地管道分段绝缘的方法及装置，涉及埋地管道防护技术领域，为解决根据经验对埋地管道进行分段绝缘设计的方法准确性低，以及缺乏标准化的操作流程的问题。该布置埋地管道分段绝缘的方法包括：获得初始管地电位差、第一管地电位差至第H管地电位差；再获得最小管地电位差和对应的位置向量；接着将最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当满足条件时，所获得的与最小管地电位差对应的位置向量即为目标结果；否则将绝缘分段接头的数量加1并重新获得最小管地电位差，直到满足条件为止。本发明专利技术提供的布置埋地管道分段绝缘的方法用于优化布置埋地管道分段绝缘。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及埋地管道防护
，尤其涉及一种布置埋地管道分段绝缘的方法及装置。
技术介绍
随着电力系统的不断发展，远距离、大容量的送电工程越来越多，针对这种送电工程，现有技术中一般通过高压直流接地输电系统来实现电力的传输。这种高压直流接地输电系统在投运初期、年内检修以及故障排查时，均会采用单极大地运行方式，且在采用这种运行方式时，通过接地极注入或抽出大地的直流电流可高达数千安培；因此，在这种情况下，当接地极与用于输送油气资源的埋地管道较为接近时，大地中的直流电流就会使埋地管道的管地电位分布不均衡，即出现部分区域管地电位过高的现象，而这种现象会导致出现阴极保护设备损坏、阀室处绝缘卡套放电等一系列问题，为人员、设施及油气资源的输送带来严重的安全隐患。目前，已经有多种方法能够解决上述管地电位过高的问题，例如：局部接地法、阴极保护法、分段绝缘法等；其中，分段绝缘法由于能够依托于已有站场或监控阀室进行，而具有独特的优势；这种分段绝缘法的原理是通过减小管道长度，使被绝缘的部分尽可能分别接近附近的地电位，从而减少土壤与埋地管道之间的电流，降低管地电位差。但在施工设计中采用这种分段绝缘法时，一般是依据经验确定所需要采用的绝缘分段接头数量及大致位置，然后计算埋地管道各处的管地电位；如果各处管地电位均在限值以内，则设计结束；如果存在个别区域管地电位大于限值，则需要重新按照经验调整各绝缘分段接头的位置或增加绝缘分段接头的数量，重新计算直至满足要求为止。根据上述分析可以看出，当选取的绝缘分段接头数量较少时，仅试图通过优化各绝缘分段接头的位置就会产生大量重复的计算；而当采用的绝缘分段接头数量较多时，虽然很快就能够得到设计方案，但可能该方案并非经济性最优；因此，这种根据经验对埋地管道进行分段绝缘设计的方法准确性低，且缺乏标准化的操作流程，还需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种布置埋地管道分段绝缘的方法及装置，用于解决根据经验对埋地管道进行分段绝缘设计的方法准确性低，以及缺乏标准化的操作流程的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的第一方面提供一种布置埋地管道分段绝缘的方法，包括以下步骤：步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型；步骤102，将x0个绝缘分段接头分布在埋地管道上，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，获得初始管地电位差；步骤103，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，根据预设算法，将x0个绝缘分段接头以H种不同的分布方式分布在埋地管道上，并对应获得第一管地电位差至第H管地电位差；获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第H管地电位差中的最小管地电位差，以及与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量；其中H为大于等于1的整数；步骤104，将所述最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当所述最小管地电位差小于等于所述最大管地电位时，所述步骤103中获得的与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量即为目标结果；当所述最小管地电位差大于所述最大管地电位时，将x0加1并重新执行所述步骤102至所述步骤104。优选的，在所述步骤102和所述步骤103中，获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第H管地电位差的方法均包括以下步骤：步骤201，所述绝缘分段接头将埋地管道分成管道段；将具有导电性能的埋地器件分成段；每一段所述管道段，每一段所述埋地器件，以及每一个所述绝缘分段接头统称为导体段，设所述导体段的数目为n；步骤202，根据n段所述导体段对应产生的漏电流在第k导体段的中点产生的电位Vk，获得所述第k导体段的轴向电流，其中1≤k≤n；步骤203，根据基尔霍夫电流定律和所述第k导体段的轴向电流，获得n段所述导体段对应产生的漏电流；步骤204，根据所述管道段的漏电流，以及所述管道段的防腐层电阻，获得所述管道段的管地电位差。进一步的，在所述步骤102中，所述初始管地电位差对应整条埋地管道；在所述步骤103中，所述第一管地电位差至所述第H管地电位差对应整条埋地管道，所述最小管地电位差对应整条埋地管道；在所述步骤104中，所述最大管地电位对应整条埋地管道。进一步的，在所述步骤102中，所述初始管地电位差对应埋地管道的指定区域；在所述步骤103中，所述第一管地电位差至所述第H管地电位差对应埋地管道的指定区域，所述最小管地电位差对应埋地管道的指定区域；在所述步骤104中，所述最大管地电位对应埋地管道的指定区域。进一步的，在所述步骤102中，将x0个绝缘分段接头均匀分布在埋地管道上。优选的，在所述步骤101中，根据所述埋地管道所在地区的土壤特性参数，和所述接地极所在地区的土壤特性参数构建所述土壤模型。优选的，在所述步骤101中，根据接地极参数和所述接地极的位置构建所述接地极模型。优选的，在所述步骤101中，根据埋地管道参数和所述埋地管道的位置构建所述埋地管道模型。优选的，在所述步骤103中，所述预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法或禁忌搜索算法。基于上述布置埋地管道分段绝缘的方法的技术方案，本专利技术的第二方面提供一种布置埋地管道分段绝缘的装置，用于实施上述布置埋地管道分段绝缘的方法。本专利技术提供的布置埋地管道分段绝缘的方法中，能够基于所构建的土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型，根据预设算法将x0个绝缘分段接头以不同的分布方式分布在埋地管道上，并获得埋地管道所对应的初始管地电位差、以及第一管地电位差至第H管地电位差；再获得初始管地电位差、第一管地电位差至第H管地电位差中的最小管地电位差，以及与最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量；接着再将获得的最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，在最小管地电位差小于等于最大管地电位的情况下，步骤103中获得的与最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量就为目标结果，即确认了最优的绝缘分段接头的数量为x0个，以及x0个绝缘分段接头所一一对应的x0个位置向量；而在最小管地电位差大于最大管地电位的情况下，只需将x0加1并重新执行步骤102至步骤104，直到获得满足条件的绝缘分段接头的数量，以及各绝缘分段接头对应的位置向量为止。因此，本专利技术提供的布置埋地管道分段绝缘的方法中，能够获得绝缘分段接头在不同分布方式下所对应的不同管地电位差，且能够通过预设算法确定规定数量的绝缘分段接头在埋地管道上的最优分布位置，使得优化过程更加科学，优化结果更加准确，回避了设计人的主观因素。而且，优化过程中从小到大增加采用绝缘分段接头的数量，使得优化过程具有标准化的操作流程，在达到优化设计条件时得到最少的绝缘分段接头使用数量，最大限度降低后续工程量和材料损耗。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的布置埋地管道分段绝缘的方法的第一流程图；图2为本专利技术实施例提供的获得管地电位差的方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的各段导体段的电阻和防腐层电位示意图；图4为本专利技术实施例提供的第k导体段的电流示意图；图5为本专利技术实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种布置埋地管道分段绝缘的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型；步骤102，将x0个绝缘分段接头分布在埋地管道上，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，获得初始管地电位差；步骤103，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，根据预设算法，将x0个绝缘分段接头以H种不同的分布方式分布在埋地管道上，并对应获得第一管地电位差至第H管地电位差；获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第H管地电位差中的最小管地电位差，以及与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量；其中H为大于等于1的整数；步骤104，将所述最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当所述最小管地电位差小于等于所述最大管地电位时，所述步骤103中获得的与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量即为目标结果；当所述最小管地电位差大于所述最大管地电位时，将x0加1并重新执行所述步骤102至所述步骤104。
【技术特征摘要】
1.一种布置埋地管道分段绝缘的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型；步骤102，将x0个绝缘分段接头分布在埋地管道上，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，获得初始管地电位差；步骤103，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，根据预设算法，将x0个绝缘分段接头以H种不同的分布方式分布在埋地管道上，并对应获得第一管地电位差至第H管地电位差；获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第H管地电位差中的最小管地电位差，以及与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量；其中H为大于等于1的整数；步骤104，将所述最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当所述最小管地电位差小于等于所述最大管地电位时，所述步骤103中获得的与所述最小管地电位差对应的x0个绝缘分段接头的位置向量即为目标结果；当所述最小管地电位差大于所述最大管地电位时，将x0加1并重新执行所述步骤102至所述步骤104。2.根据权利要求1所述的布置埋地管道分段绝缘的方法，其特征在于，在所述步骤102和所述步骤103中，获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第H管地电位差的方法均包括以下步骤：步骤201，所述绝缘分段接头将埋地管道分成管道段；将具有导电性能的埋地器件分成段；每一段所述管道段，每一段所述埋地器件，以及每一个所述绝缘分段接头统称为导体段，设所述导体段的数目为n；步骤202，根据n段所述导体段对应产生的漏电流在第k导体段的中点产生的电位Vk，获得所述第k导体段的轴向电流，其中1≤k≤n；步骤203，根据基尔霍夫电流定律和所述第k导体段的轴向电流，获得n段所述导体段对应产生的漏电流；步骤204，根据所述管道段的漏电...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖永力，张波，孟晓波，曾嵘，邹林，李锐海，何金良，曹方圆，陈晓，张巍，吴新桥，张贵峰，张曦，龚博，朱烨，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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