[发明专利]利用PNGSPSS找出埋地油气管网的地磁暴灾害突变点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及埋地油气管网保护技术领域，具体涉及一种利用PNGSPSS(管网地磁暴灾害突变点扫描搜索方法)找出埋地油气管网的地磁暴灾害突变点的方法。

背景技术

长距离输油气管道每隔一段距离建有输气站和输油站，在输气站和输油站进出口设有绝缘法兰对管道进行电隔离，为了供电和维护方便，管道阴极保护装置设在输气站和输油站，并用金属导线把输气站和输油站进出口绝缘法兰外侧的两段管道连在一起，整条管线的输气站和输油站都这样做之后除了输气站和输油站外都变成用导线连接在一起的整体，管线整体是电连续性的，这样，在每个输气站和输油站设的阴极保护装置可以保护输气站和输油站外两侧的两段管道，实现保护范围最大化。上述这种整条管道是电连续的管道保护配置方法的优点在于：所设计的恒电位仪简单、使用数量少且易于配置。但是，这样就忽略了可以覆盖整条管线的全局性的电磁场干扰对管道的影响，例如空间天气引发的地磁暴干扰和与管线同走廊架设的高压交流直流输电线干扰等，导致地磁感应电流GIC(Geomagnetically Induced Current)和管地电位PSP(Pipe to Soil Potential)呈现“负面”累积效应。

现有技术存在以下几个问题：

(1)当埋地油气管道附近地面存在交直流输电线和电气化铁路等干扰源时，很容易察觉这些干扰源并立即采取应对保护排流等措施，例如，在干扰源附近的管道上设置去耦合器。但是，当地磁暴发生时，地磁暴对管网产生全局性干扰，管网地磁暴灾害点不易察觉。这是因为在埋地油气管网结构参数和管网环境参数发生突变的地方，会导致管道PSP突变，从而致灾；而目前埋地油气管网结构参数和管网环境参数突变点尚未引起重视，也缺乏全面完整精确的数据支持，突变点不易被发现；在管网地磁暴受灾最严重的地方缺少应急保护措施。

(2)当前长输油气管道工程设计线路选择时，没有考虑防御地磁暴灾害，当地磁暴发生时，在管网参数和管网环境参数发生突变的地方，会导致管道PSP突变，呈现“燕尾峰”状，传统的恒电位仪对PSP“燕尾峰”现象不能起到有效的保护作用，甚至会起反作用。

(3)电连续管道过长的“负面”累积效应

当空间天气有磁暴发生时或有外来交直流杂散电流时，由于整条管道的累积效应，干扰管地电位会随着管道长度的增加而累积增加。整条管道的杂散电流干扰信号相互叠加“祸合”，使一段电连续管道的干扰管地电位在两端极性相反、幅值最大且接近相等。而管道中间管地电位较低。

(4)当高压直流输电单极大地运行时附近的管道中流过大电流导致恒电位仪失灵甚至烧毁、绝缘接头过电压击穿、等电位连接器烧毁等管道事故常见报道。而地磁暴引起的GIC与直流输电电流类似，因此GIC过大也可能导致恒电位仪等设备损坏。

(5)现有技术恒电位仪控制具有严重的局限性

现有技术恒电位仪对任何杂散电流干扰都不具有抑制能力。也就是说，现有技术恒电位仪设计的出发点是抑制内部杂散电流干扰，不是抑制外部杂散电流干扰。因此，现有技术恒电位仪输出单极性输出具有严重的局限性和弊病。实践证明，恒电位仪的单极性输出的弊病，加之现有技术恒电位仪的配置方法导致电连续管道过长，常常使恒电位仪不但对管道起不到到有效的保护作用，反而还会起到恶化作用。

综上所述，当前长距离埋地油气管网地磁暴灾害突变点尚未引起重视，缺乏有效的扫描搜索方法。现有埋地油气长输管道的恒电位仪配置方法中，管道是“电连续”性的。然而，当管道过长时，地磁暴全局性干扰导致管地电位会随着管道长度的增加而累积增加，整条管道的杂散电流干扰信号相互叠加“耦合”，从而使原有恒电位仪失去了对外来杂散电流干扰的抵抗作用。而且，现有恒电位仪是单极性输出的，其不能变换脉冲极性以自适应消除外来直流和交流杂散电流干扰以及空间天气引起的地磁杂散电流干扰。

发明内容