[发明专利]油气管道杂散电流治理方法及系统

说明书

本发明公开了一种油气管道杂散电流治理方法及系统，通过杂散电流治理装置输出反向电压，抵消土壤电阻两端电压，使杂散电流治理装置所在回路的总阻抗最低，从而为杂散电流从土壤中返回牵引站构建最优导通回路，抑制了杂散电流在埋地管道破损点处的流通，实现埋地管道杂散电流干扰防护，杂散电流治理装置的分步出力法能够控制杂散电流治理装置输出电压U_C，保证管地电压U_D维持在阴保范围内，实现杂散电流的治理工作和保护管道，解决杂散电流对油气管道造成的干扰问题。

技术领域

本发明涉及杂散电流防护治理领域，特别是一种油气管道杂散电流治理方法及系统。

背景技术

目前我国地铁主要采用DC750V或DC1500V的直流牵引供电系统，牵引变电所为地铁列车提供牵引电流，牵引电流经过列车最后沿轨道(即走行轨)再返回牵引变电所。由于地铁在运营过程中绝大部分使用走行轨作为其牵引电流回流方式，加之走行轨对地绝缘老化等原因，会产生流向地下土壤环境的杂散电流。地铁杂散电流会对油气管道造成严重的电化学腐蚀，对油气管道的安全运营和城市系统造成较大的安全威胁，甚至会酿成无法挽回的重大事故，造成人员伤亡和财产损失。

资料显示，当杂散电流为1A时，一年内可腐蚀36kg铅、11kg铜和10kg铁。在杂散电流干扰比较严重的地区，电流可达几十安培甚至几百安培，壁厚8～9mm钢管，快则2～3个月就会穿孔，因此杂散电流造成的腐蚀相当严重。

地铁杂散电流本身难以测量，一般采用间接方法来确定杂散电流的大小，同时由杂散电流造成的管地电压变化是实时波动的，具有波动性与随机性，现有技术又多注重防腐和排流，鲜少有对杂散电流治理的手段。

发明专利CN103695937B应用于高压输电线对管道管地电压的杂散电流干扰，管地电压变化平缓具有规律性和可预测性，同时对采集到的管地电压的偏差量进行PID调节，PID调节运用恒定的参数无法处理变化多端的动态过程，地铁行驶时带来的杂散电流干扰，使管地电压具有随机性和波动性，变化剧烈，该方案无法处理管地电压变化的动态过程，管地电压追踪不及时，准确性低，无法有效抑制杂散电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种油气管道杂散电流治理方法及系统，及时跟踪管地电压变化，有效抑制杂散电流。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种油气管道杂散电流治理方法，包括以下步骤：

S1、采集管地电压U_D；

S2、判断k时刻的管地电压U_D(k)是否大于第一阈值T1，若是，则计算k时刻的第一扰动步长△d₁(k)；

判断所述k时刻的管地电压U_D(k)小于第二阈值T2，若是，则计算k时刻的第二扰动步长△d₂(k)；

若所述k时刻的管地电压U_D(k)介于第二阈值T2与第一阈值T1之间，则设置k时刻的第三扰动步长△d₃(k)＝0；

其中，所述第一阈值和所述第二阈值均小于0，且所述第一阈值的绝对值小于所述第二阈值的绝对值；

S3、根据k时刻的扰动步长，计算k时刻杂散电流治理装置的全桥四象限变换器的占空比信号；其中，所述杂散电流治理装置包括串联的双向反激变换器和全桥四象限变换器；所述杂散电流治理装置连接于油气管道和阳极之间；

S4、将所述占空比信号经过PWM调制，得到所述全桥四象限变换器的驱动信号，通过所述驱动信号改变所述全桥四象限变换器的输出电压；

S5、重复S1～S4，直至所述管地电压介于第二阈值与第一阈值之间。