一種埋地管道陰極保護法及陰極保護系統技術方案

本發明專利技術公開一種埋地管道陰極保護法及陰極保護系統，涉及埋地管道防護技術領域，為解決根據經驗對埋地管道進行陰極保護的方法準確性低，以及缺乏標準化的操作流程的問題。該埋地管道陰極保護法包括：獲得初始管地電位差、第一管地電位差至第H管地電位差；再獲得目標管地電位差和對應的裝設參數向量；接著將目標管地電位差與埋地管道允許的最大管地電位進行比較，當滿足條件時，所獲得的與目標管地電位差對應的裝設參數向量即為目標結果；否則將犧牲陽極保護裝置和強制排流裝置的數量進行調整，直到滿足條件為止。本發明專利技術提供的埋地管道陰極保護法用于優化布置埋地管道的陰極保護裝置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及埋地管道防護
，尤其涉及一種埋地管道陰極保護法及陰極保護系統。
技術介紹
隨著電力系統的不斷發展，遠距離、大容量的送電工程越來越多，針對這種送電工程，現有技術中一般通過高壓直流輸電系統來實現電力的傳輸。這種高壓直流接地輸電系統在投運初期、年內檢修以及故障排查時，均會采用單極大地運行方式，且在采用這種運行方式時，接地極注入或抽出大地的直流電流可高達數千安培；因此，在這種情況下，當直流接地極與用于輸送油氣資源的埋地管道較為接近時，大地中流過的直流電流就會使埋地管道的管地電位分布不均衡，即出現部分區域管地電位過高的現象，而這種現象會導致埋地管道發生電化學腐蝕反應，很容易給埋地管道帶來腐蝕穿孔等問題；同時，部分區域管地電位較高會損壞附近的陰極保護設備和監控閥室處的絕緣卡套，給人員和油氣輸送帶來安全隱患。針對上述埋地管道出現的管地電位分布不均衡的問題，在長期的工程實踐中，工程師提出了多種解決方法，例如：局部接地法、陰極保護法、增設絕緣分段法等；其中，應用范圍最廣且技術相對成熟的方法為陰極保護法，這種陰極保護法一般包括兩種，一種是犧牲陽極保護法，另一種是強制排流法；犧牲陽極保護法指的是通過外加與埋地管道連接的金屬，靠著金屬自身腐蝕速度的加快來提供陰極保護電流，從而實現對埋地管道的保護；強制排流法指的是采用外接直流電源將埋地管道與保護電極相連，通過直流電源的作用使被保護的埋地管道處于陰極電位，從而實現對埋地管道的保護。但在施工設計中采用這種陰極保護法時，一般是依據經驗確定采用陰極保護裝置(包括犧牲陽極保護裝置和強制排流裝置)的數量、設置位置及其他參數，然后通過數值計算得到整條埋地管道的管地電位分布，并驗證是否滿足要求，這個過程可能會產生大量無效的計算，并且即使得到了設計方案也未必是在工程量和材料損耗方面的最優方案；因此，這種根據經驗對埋地管道進行陰極保護設計的方法準確性低，且缺乏標準化的操作流程，還需要進一步改進。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種埋地管道陰極保護法及陰極保護系統，用于解決根據經驗對埋地管道進行陰極保護的方法準確性低，以及缺乏標準化的操作流程的問題。為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：本專利技術的第一方面提供一種埋地管道陰極保護法，包括以下步驟：步驟101，構建土壤模型、接地極模型以及埋地管道模型；設定采用的犧牲陽極保護裝置的數量為m，令m＝0；設定采用的強制排流裝置的數量為n，且m+n＝x0；步驟102，生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的初始裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置對應的初始裝設參數向量，結合所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管道模型，獲得初始管地電位差；步驟103，基于所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管道模型，根據預設算法，生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的H種裝設參數向量和n個所述強制排流裝置對應的H種裝設參數向量，并對應獲得第一管地電位差至第H管地電位差；獲得所述初始管地電位差、所述第一管地電位差至所述第H管地電位差中的最小管地電位差，以及與所述最小管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量；其中H為大于等于1的整數；步驟104，判斷m是否小于x0，當m<x0時，使m＝m+1，n＝n-1，并重新執行步驟102至步驟104，直至m＝x0；步驟105，在獲得的x0+1組最小管地電位差中，選出目標管地電位差，并獲得與所述目標管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量；步驟106，將所述目標管地電位差與埋地管道允許的最大管地電位進行比較，當所述目標管地電位差小于等于所述最大管地電位時，所述步驟105中獲得的與所述目標管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量即為目標結果；當所述目標管地電位差大于所述最大管地電位時，將x0加1并重新執行所述步驟101至所述步驟106。優選的，步驟201，m個所述犧牲陽極保護裝置和n個所述強制排流裝置將埋地管道分成管道段；將具有導電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，以及所述犧牲陽極保護裝置中的導體和所述強制排流裝置中的導體統稱為導體段，設所述導體段的數目為n；步驟202，根據n段所述導體段對應產生的漏電流在第k導體段的中點產生的電位Vk，獲得所述第k導體段的軸向電流，其中1≤k≤n；步驟203，根據基爾霍夫電流定律和所述第k導體段的軸向電流，獲得n段所述導體段對應產生的漏電流；步驟204，根據所述管道段的漏電流，以及所述管道段的防腐層電阻，獲得所述管道段的管地電位差。進一步的，在所述步驟102中，在所述步驟102中，所述初始管地電位差對應整條埋地管道；在所述步驟103中，所述第一管地電位差至所述第H管地電位差對應整條埋地管道，所述最小管地電位差對應整條埋地管道；在所述步驟106中，所述最大管地電位對應整條埋地管道。進一步的，在所述步驟102中，所述初始管地電位差對應埋地管道的指定區域；在所述步驟103中，所述第一管地電位差至所述第H管地電位差對應埋地管道的指定區域，所述最小管地電位差對應埋地管道的指定區域；在所述步驟106中，所述最大管地電位對應埋地管道的指定區域。優選的，在所述步驟101中，根據所述埋地管道所在地區的土壤特性參數，和所述接地極所在地區的土壤特性參數構建所述土壤模型。優選的，在所述步驟101中，根據接地極參數和所述接地極的位置構建所述接地極模型。優選的，在所述步驟101中，根據埋地管道參數和所述埋地管道的位置構建所述埋地管道模型。優選的，在所述步驟103中，所述預設算法為遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法、神經網絡算法或禁忌搜索算法。基于上述埋地管道陰極保護法的技術方案，本專利技術的第二方面提供一種陰極保護系統，用于實施上述埋地管道陰極保護法。本專利技術提供的埋地管道陰極保護法中，能夠基于所構建的土壤模型、接地極模型以及埋地管道模型，根據預設算法生成m個犧牲陽極保護裝置對應的H種裝設參數向量和n個強制排流裝置對應的H種裝設參數向量，并對應獲得第一管地電位差至第H管地電位差；再獲得初始管地電位差、第一管地電位差至第H管地電位差中的最小管地電位差，以及與最小管地電位差對應的m個犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個強制排流裝置的裝設參數向量；而本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種埋地管道陰極保護法，其特征在于，包括以下步驟：步驟101，構建土壤模型、接地極模型以及埋地管道模型；設定采用的犧牲陽極保護裝置的數量為m，令m＝0；設定采用的強制排流裝置的數量為n，且m+n＝x0；步驟102，生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的初始裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置對應的初始裝設參數向量，結合所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管道模型，獲得初始管地電位差；步驟103，基于所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管道模型，根據預設算法，生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的H種裝設參數向量和n個所述強制排流裝置對應的H種裝設參數向量，并對應獲得第一管地電位差至第H管地電位差；獲得所述初始管地電位差、所述第一管地電位差至所述第H管地電位差中的最小管地電位差，以及與所述最小管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量；其中H為大于等于1的整數；步驟104，判斷m是否小于x0，當m<x0時，使m＝m+1，n＝n?1，并重新執行步驟102至步驟104，直至m＝x0；步驟105，在獲得的x0+1組最小管地電位差中，選出目標管地電位差，并獲得與所述目標管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量；步驟106，將所述目標管地電位差與埋地管道允許的最大管地電位進行比較，當所述目標管地電位差小于等于所述最大管地電位時，所述步驟105中獲得的與所述目標管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量即為目標結果；當所述目標管地電位差大于所述最大管地電位時，將x0加1并重新執行所述步驟101至所述步驟106。...

【技術特征摘要】
1.一種埋地管道陰極保護法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟101，構建土壤模型、接地極模型以及埋地管道模型；設定采用的犧牲陽極保護裝
置的數量為m，令m＝0；設定采用的強制排流裝置的數量為n，且m+n＝x0；
步驟102，生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的初始裝設參數向量，以及n個所述強制
排流裝置對應的初始裝設參數向量，結合所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管
道模型，獲得初始管地電位差；
步驟103，基于所述土壤模型、所述接地極模型以及所述埋地管道模型，根據預設算法，
生成m個所述犧牲陽極保護裝置對應的H種裝設參數向量和n個所述強制排流裝置對應的H
種裝設參數向量，并對應獲得第一管地電位差至第H管地電位差；
獲得所述初始管地電位差、所述第一管地電位差至所述第H管地電位差中的最小管地
電位差，以及與所述最小管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以
及n個所述強制排流裝置的裝設參數向量；其中H為大于等于1的整數；
步驟104，判斷m是否小于x0，當m<x0時，使m＝m+1，n＝n-1，并重新執行步驟102至步驟
104，直至m＝x0；
步驟105，在獲得的x0+1組最小管地電位差中，選出目標管地電位差，并獲得與所述目標
管地電位差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置
的裝設參數向量；
步驟106，將所述目標管地電位差與埋地管道允許的最大管地電位進行比較，當所述目
標管地電位差小于等于所述最大管地電位時，所述步驟105中獲得的與所述目標管地電位
差對應的m個所述犧牲陽極保護裝置的裝設參數向量，以及n個所述強制排流裝置的裝設參
數向量即為目標結果；
當所述目標管地電位差大于所述最大管地電位時，將x0加1并重新執行所述步驟101至
所述步驟106。
2.根據權利要求1所述的埋地管道分段絕緣的方法，其特征在于，在所述步驟102和所
述步驟103中，獲得所述初始管地電位差、所述第一管地電位差至所述第H管地電位差的方
法均包括以下步驟：
步驟201，m個所述犧牲陽極保護裝置和n個所述強制排流裝置將埋地管道分成管道段；
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【專利技術屬性】
技術研發人員：廖永力，張波，孟曉波，曾嶸，鄒林，李銳海，何金良，曹方圓，陳曉，張巍，吳新橋，張貴峰，張曦，龔博，朱燁，
申請(專利權)人：南方電網科學研究院有限責任公司，中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心，清華大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44