一种特高压直流干扰下管道智能防控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种特高压直流干扰下管道智能防控系统及方法，该系统包括恒电位仪，所述恒电位仪一端连接阳极地床、另一端连接埋地的管道，所述恒电位仪，作为阴极保护系统，用于对管道进行干扰防护；该系统还包括智能切换控制装置，所述智能切换控制装置设于所述恒电位仪与管道之间，所述智能切换控制装置一端连接恒电位仪、另一端连接管道通电点；所述智能切换控制装置，用于根据数据采集模块实时采集的电位电流数据，进行分析得到干扰电流流出段；对所述干扰电流流出段，并采用额外的阴极保护电流补充模型进行通电点切换设置，实现接地极放电在不同干扰模式下管道阴极保护方式的自动调节与有效保护。动调节与有效保护。动调节与有效保护。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压直流干扰下管道智能防控系统及方法


[0001]本专利技术涉及杂散电流干扰领域，具体涉及一种特高压直流干扰下管道智能防控系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，电力需求急剧上升，近年来长距离、大容量高压/特高压直流输电工程大规模建设。由于受到地理位置的限制，高压/特高压直流输电系统与埋地管道临近的情况越来越多，埋地油气管道面临的高压直流杂散电流干扰问题日益严峻。高压直流输电系统一般分双极和单极两种运行方式，在正常工况下会以双极—大地方式运行，此时入地电流为系统不平衡电流，数值小于输出电流的1％，对外界的干扰较小。但在高压/特高压直流输电系统建设投运初期、年内检修或故障排查等情况时，会采用单极—大地运行方式，此时直流接地极处有高达几千安培的电流入地(或由大地流入接地极)，在接地极附近土壤中将形成一个很强的直流电场，对几十公里甚至上百公里范围内的埋地长输管道及站内设备会产生直流杂散电流干扰，不但会干扰阴极保护系统的正常运行，还可能在较短的时间内引起管道的腐蚀穿孔，造成站场或阀室内设备打火放电等问题，严重影响管道的安全运行。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对特高压直流输电线路接地极单极运行对管道具有极大的干扰影响，接地极阴、阳极运行模式对管道的干扰具有反向对称特性，而现有防护方法不能实现不同干扰模式下管道保护方式的自动调节与有效保护，不能实现干扰下管道的有效保护等局限性技术问题。
[0004]本专利技术目的在于提供一种特高压直流干扰下管道智能防控系统及方法，本专利技术利用外加阴极保护智能切换控制装置，充分利用阴极保护系统的排流防护功能，实现不同干扰模式下管道阴极保护方式的自动调节与切换，降低接地极单极运行对管道的干扰破坏，实现干扰下管道的有效保护。该专利技术对有效控制特高压直流接地极放电对管道的干扰影响具有重要意义。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，该系统包括恒电位仪，所述恒电位仪一端连接阳极地床、另一端连接埋地的管道，所述恒电位仪，作为阴极保护系统，用于对管道进行干扰防护；其特征在于，该系统还包括智能切换控制装置，所述智能切换控制装置设于所述恒电位仪与管道之间，所述智能切换控制装置一端连接恒电位仪、另一端连接管道通电点；
[0007]所述智能切换控制装置，用于根据数据采集模块实时采集的电位电流数据，进行分析得到干扰电流流出段；对所述干扰电流流出段，并采用额外的阴极保护电流补充模型进行通电点切换设置，实现接地极放电在不同干扰模式下管道阴极保护方式的自动调节与
有效保护，降低接地极单极运行对管道的干扰破坏，实现特高压直流干扰下管道的有效保护；
[0008]其中，所述电位电流数据为恒电位仪、管道沿线的电位电流数据，包括管地通电电位、管地断电电位、接地极放电时恒电位仪的输出电流和接地极未放电时恒电位仪的输出电流。
[0009]工作原理是：基于针对特高压直流输电线路接地极单极运行对管道具有极大的干扰影响，接地极阴、阳极运行模式对管道的干扰具有反向对称特性，而现有防护方法不能实现不同干扰模式下管道保护方式的自动调节与有效保护，不能实现干扰下管道的有效保护等局限性技术问题。本专利技术采用上述技术方案，通过在管道阴极保护系统电源(即恒电位仪)与管道通电点间串接阴极保护智能切换控制装置，利用电位自动监测及对比分析技术，实现不同干扰模式下管道保护方式的自动调节与有效保护。本专利技术可以实现管道对干扰的自适应优化控制与防护，且具有实施简单、操作便捷、经济性高等优点。
[0010]进一步地，所述管道分成若干段，每段采取外加阴极保护的方式进行干扰防护；每段管道上设有绝缘接头，所述绝缘接头两侧均设置外加阴极保护系统的通电点；所述通电点通过连接线连接智能切换控制装置；
[0011]所述绝缘接头两侧分别安装有电位自动采集及传输装置，所述电位自动采集及传输装置一端连接通电点、另一端连接智能切换控制装置；所述电位自动采集及传输装置，用于实时监测管地通电电位和/或管地断电电位，得到特高压直流输电线路日常双极正常运行时绝缘接头两侧的电位情况，并将该电位情况实时传输至智能切换控制装置中。
[0012]进一步地，所述管道分成若干段的分段依据是：根据管道与接地极的位置关系，依据管道长度将管道分为不同的绝缘段，尽量使管道其余段与距离接地极最近位置段相互绝缘，降低干扰影响距离。
[0013]进一步地，所述管道的段数与绝缘接头的数量关系为：所述管道的段数＝绝缘接头的数量+1。
[0014]进一步地，该系统在特高压直流输电线路双极正常运行时，恒电位仪通过智能切换控制装置与分段绝缘接头外侧通电点连接，与内侧通电点保持断开状态，给管道提供日常阴极保护，记录并统计恒电位仪输出参数情况，包括输出电流、输出电压及给定电位。
[0015]进一步地，该系统在特高压直流输电线路接地极单极运行模式下，对管道干扰参数进行测试，对恒电位仪输出变化进行记录；掌握阴极放电和阳极放电模式下绝缘接头两侧管地电位的变化规律及管地电位变化范围。
[0016]进一步地，该系统依据接地极阴极放电和阳极放电模式下绝缘接头两侧管地电位和恒电位仪输出参数的变化规律，采用额外的阴极保护电流补充模型设置所述智能切换控制装置的通电点切换参数，实现不同放电模式干扰下恒电位仪与绝缘接头两侧通电点连接状态的自动切换及恒电位仪输出参数的自动调节与控制。
[0017]进一步地，所述的采用额外的阴极保护电流补充模型设置所述智能切换控制装置的通电点切换参数，包括：
[0018]当或I
gr
≤0且ΔE
通电点
≤
‑
200mV时，断开恒电位仪现有通电点的连接，转而连接绝缘接头另一侧的通电点；对应接地极正向(阳极)大电流放电；
[0019]当或ΔE
内侧
≥200mV时，保持恒电位仪现有通电点的连接，同时连接绝缘接头另一侧的通电点；对应接地极正向(阳极)中等电流量放电；
[0020]当或ΔE
内侧
≤200mV时，保持恒电位仪现有通电点的连接；对应接地极正向小电流量放电或接地极阴极放电；
[0021]其中：I
gr
为接地极放电时恒电位仪的输出电流(A)；I
zc
为接地极未放电时恒电位仪的输出电流(A)；ΔE
内侧
为绝缘接头靠接地极一侧处管道电位变化(mV)，ΔE
内侧
＝E
内侧zc
‑
E
内侧gr
；E
内侧zc
为接地极未放电时绝缘接头靠接地极一侧处管道管地电位(mV)；E
内侧gr
为接地极放电时绝缘接头靠接地极一侧处管道管地电位(mV)；ΔE
通电点
为绝缘接头靠接地极一侧处管道电位变化(mV)，ΔE
通电点
＝E
通电点zc<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，该系统包括恒电位仪，所述恒电位仪一端连接阳极地床、另一端连接埋地的管道，所述恒电位仪，作为阴极保护系统，用于对管道进行干扰防护；其特征在于，该系统还包括智能切换控制装置，所述智能切换控制装置设于所述恒电位仪与管道之间，所述智能切换控制装置一端连接恒电位仪、另一端连接管道通电点；所述智能切换控制装置，用于根据数据采集模块实时采集的电位电流数据，进行分析得到干扰电流流出段；对所述干扰电流流出段，并采用额外的阴极保护电流补充模型进行通电点切换设置，实现接地极放电在不同干扰模式下管道阴极保护方式的自动调节与有效保护；其中，所述电位电流数据为恒电位仪、管道沿线的电位电流数据，包括管地通电电位、管地断电电位、接地极放电时恒电位仪的输出电流和接地极未放电时恒电位仪的输出电流。2.根据权利要求1所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，所述管道分成若干段，每段采取外加阴极保护的方式进行干扰防护；每段管道上设有绝缘接头，所述绝缘接头两侧均设置外加阴极保护系统的通电点；所述通电点通过连接线连接智能切换控制装置；所述绝缘接头两侧分别安装有电位自动采集及传输装置，所述电位自动采集及传输装置一端连接通电点、另一端连接智能切换控制装置；所述电位自动采集及传输装置，用于实时监测管地通电电位和/或管地断电电位，得到特高压直流输电线路日常双极正常运行时绝缘接头两侧的电位情况，并将该电位情况实时传输至智能切换控制装置中。3.根据权利要求2所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，所述管道分成若干段的分段依据是：根据管道与接地极的位置关系，依据管道长度将管道分为不同的绝缘段，使管道其余段与距离接地极最近位置段相互绝缘。4.根据权利要求3所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，所述管道的段数与绝缘接头的数量关系为：所述管道的段数＝绝缘接头的数量+1。5.根据权利要求2所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，该系统在特高压直流输电线路双极正常运行时，恒电位仪通过智能切换控制装置与分段绝缘接头外侧通电点连接，与内侧通电点保持断开状态，给管道提供日常阴极保护，记录并统计恒电位仪输出参数情况。6.根据权利要求2所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，该系统在特高压直流输电线路接地极单极运行模式下，对管道干扰参数进行测试，对恒电位仪输出变化进行记录；掌握阴极放电和阳极放电模式下绝缘接头两侧管地电位的变化规律及管地电位变化范围。7.根据权利要求2所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，该系统依据接地极阴极放电和阳极放电模式下绝缘接头两侧管地电位和恒电位仪输出参数的变化规律，采用额外的阴极保护电流补充模型设置所述智能切换控制装置的通电点切换参数，实现不同放电模式干扰下恒电位仪与绝缘接头两侧通电点连接状态的自动切换及恒电位仪输出参数的自动调节与控制。8.根据权利要求7所述的一种特高压直流干扰下管道智能防控系统，其特征在于，所述
的采用额外的阴极保护电流补充模型设置所述智能切换控制装置的通电点切换参数，包括：当或I
gr
≤0且ΔE
通电点
≤
‑
200mV时，断开恒电位仪现有通电点的连接，转而连接绝缘接头另一侧的通电点；对应接地极阳极大电流放电；当或ΔE
内侧
≥200mV时，保持恒电位仪现有通电点的连接，同时连接绝缘接头另一侧的通电点；对应接地极阳极中等电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文艳，程华，熊娟，钟雪，陈敬东，侯胜，刘良果，黄海，张圣兵，李潇，郑坤，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：