[发明专利]一种埋地管道管地电位过负控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明是一种解决遭受直流杂散干扰的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。涉及管道系统技术领域。

背景技术

近年来，随着城市快轨和高压直流输电线路和油气管道的高速建设，它们与埋地油气管道的交叉、平行的现象越来越多，能源“公共走廊”越来越普遍。但直流输电线路的电场环境、异常工况运行和接地设置，以及以直流作为激励源的轻轨系统等都会对其邻近的埋地钢质管道造成直流杂散电流干扰，在电流流出管道系统（返回杂散电流干扰源）的区域管地电位正移发生腐蚀，而在电流流入管道系统的区域导致管道电位过负，容易诱发管道钢发生氢脆、防腐涂层剥离等不利影响。对于由于城市轻轨等负载动态变化和铁轨与地的绝缘不良而引起的管道管地电位过负问题，尚无有效的防控方法与装置。

目前，防护直流干扰对其邻近埋地管道影响的方式主要要是排流保护，虽然有直接排流、强制排流、极性排流和接地排流四种方式；但由于国内仅为受干扰方单方面防护等国情和缺乏电气干扰的协调机制，目前基本采用接地排流。在存在动态干扰的区域，为防止杂散电流逆向流入管道，管理者在接地排流回路中普遍通过安装防逆流器件（常用二极管），即极性接地排流。上述控制方法和装置虽然能将管道遭受的干扰程度大幅减弱，解决直流干扰引起的管地电位正向偏移问题，但无法解决管地电位过负的问题，即通常所说的“排正不排负”的问题。此外，由于长输油气管道野外现场没有可以利用的供电设置，在排流控制时需要考虑控制装置的功耗和自供电问题，以及对于管地电位的检测反馈和控制触发效率等问题。

CN2779412Y公开了一种多通道管道交直流干扰测量装置，CN1456879A公开了一种阴极保护的管道管地电位和地表电位综合检测方法，但并未解决管地电位过负的问题。

发明内容

本发明的目的是发明一种防护因管道遭受直流干扰而造成管地电位过负、解决管道氢脆、涂层剥离风险的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。

利用采集管地电位，并与电压基准源设定阀值进行比较，确定是否需要实施给管道施加正向电流的反向补偿；同时管道电位采集与反馈持续进行，并不断与设定阀值进行比较反馈，如果管地电位已回到设定的阀值允许范围内，反向补偿中止。在随后的管地电位采集比较中，如果超过阀值重新启动反向补偿。如此往复。

本发明所采用的技术方案是：首先建立三个相对独立的电路：电压基准源电路、信号采集比较与触发控制电路和反向补偿控制电路（见图2）。电压基准源作为信号采集比较与触发控制电路触发控制所依据的阀值。当信号采集比较与触发控制电路所采集的管地电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦合导通，触发反向补偿控制电路开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较电路所采集的管地电位已回到设定阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路停止工作。

本发明控制方法的流程如图1所示。其流程为：

采集并比较管地电位；

是否超过基准源设定阀值判断？如“否”，则光电耦合器不触发，反向补偿控制系统停止工作；如“是”，则光电耦合器触发，反向补偿控制系统工作；

施加到埋地管道系统。

为了防止正电压从管道流入反向补偿控制电路而损坏电路某些元器件，在与管道相连电路的尾部增加了防回流控制器。流程在反向补偿控制系统工作后变为：防回流控制器导通；施加到埋地管道系统。

埋地管道管地电位过负控制装置的原理如图2所示。电压基准原电路输出接信号采集比较与触发控制电路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管地电位的信号采集与信号反馈，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向补偿控制电路，反向补偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系统，防回流控制器内部的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是是否电流导通。