具有排流功能的阴极保护电源装置及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及阴极保护技术领域，具体地说，是一种具有排流功能的阴极保护电源装置及其工作方法。
【背景技术】
[0002]为了防止埋地管道腐蚀，提高其使用寿命，最有效的防腐手段就是涂层加阴极保护技术。埋地管道容易受到杂散电流干扰，管道杂散电流干扰又包括交流杂散电流干扰和直流杂散电流干扰两种形式。
[0003]直流杂散电流干扰将导致管道直流电位发生变化，直流干扰源种类有高压直流输电换流站、地铁、轻轨、地磁、电解电镀工厂等。
[0004]交流杂散电流干扰将导致管道交流电位发生变化，交流干扰源种类有高压交流输电线路、发电厂、变电站、1?铁、电气化铁路等。
[0005]超过标准允许的管道杂散电流干扰必须排除，否则会使得管道产生腐蚀。
[0006]在先专利申请《广义直流阴极保护系统及其广义直流恒电位仪》(公开号:CN103695937)提出了一种排流设备。
[0007]但这种排流设备只利用了参考电极，采集的是埋地金属管道当前相对于参考电极的测量管地电位，并以此“测量管地电位”作为控制参数。该“测量管地电位”是管道极化电位(既断电电位，直流电压)、IR降(直流电压)和交流干扰电压(交流电压)三者叠加的电位。
[0008]根据阴极保护相关标准，在评价管道阴极保护效果时，应分别检测管道极化电位(直流电压)和管道交流电位(交流电压)，并分别与不同的标准进行对照。在实施阴极保护和杂散电流排流时，也需要分别检测管道极化电位和管道交流电位，并分别依据不同的标准进行调整和控制。例如管道极化电位允许范围为-0.85V?-1.2V (直流电压)，而管道交流干扰电压应小于4V (交流电压有效值)，详细规定参见相关标准。
[0009]以管道极化电位(既断电电位，直流电压)、IR降(直流电压)和交流干扰电压(交流电压)三者叠加而形成的“测量管地电位”作为控制参数，其控制依据不清。
[0010]由于阴极极化及去极化本身的特性，管道极化电位的变化是缓慢的。在存在动态直流干扰时，由于IR降在正负双向均可产生快速的、很大的波动，“测量管地电位”包含管道极化电位和IR降的叠加，这将导致“测量管地电位”大幅快速的波动。因此，以“测量管地电位”作为控制依据，将使得排流设备输出换向频繁、电源输出电流大幅变化，导致无法稳定控制，并增加引入干扰的风险。
[0011]而在存在交流干扰时，管道“测量管地电位”本身就随着叠加的交流电压周期性波动而产生波动，这将同样导致上述问题的发生。
[0012]该专利指出，如果“测量管地电位”低于所述阴极保护电位范围下限，则判断干扰管地电位的极性为负并据此生产所述极性控制信号，根据该极性控制信号，使得所述排流设备输出换向。实际控制时，当出现上述情况时，应首先减少排流设备的输出电流，当输出电流减少到O仍不能消除问题时，才有必要反向输出。在该专利指出的控制模式下，将将使得排流设备输出换向频繁、电源输出电流大幅变化，导致无法稳定控制，并增加引入干扰的风险。
[0013]排流设备的输出电压与排流系统回路电阻线性相关，而管道电位与排流设备输出电压是非线性相关。该专利指出，排流设备用于在所述幅值控制信号的控制下输出与所述干扰管地电位的幅值相等的直流电压。在绝大多数条件下，该专利指出的这一控制模式，无法达到排除干扰的目的。
[0014]而且，当管道电位检测通道出现故障情况时，由于没有参照对象，因此无法判断出这一故障。排流设备的输出极性可以改变，在某些情况下，将会使原本被保护的管道作为阳极，加速管道的腐蚀，或者是排流设备输出电流过大，导致析氢，这些隐患是不能被允许的。
[0015]所以综上所述，现有排流设备不能良好的排除管道杂散电流干扰。
【发明内容】
[0016]本发明针对上述现有排流设备存在的问题和不足，设计了一种具有排流功能的阴极保护电源装置及其工作方法。
[0017]本发明的具有排流功能的阴极保护电源装置，包括输入电源接口、直流电源模块、输出换向模块、显示操作模块、控制模块、测量模块、参比电极、测试片。
[0018]直流电源模块的输入端与输入电源接口相连，直流电源模块的输出端的正极和负极都通过输出导线与输出换向模块相连。
[0019]输出换向模块设置的第一输出端与埋设在地下的辅助地床通过第一导线相连，输出换向模块设置的第二输出端通过第二导线与埋设在地下的管道相连。
[0020]参比电极和测试片都埋设在地下。
[0021 ] 直流电源模块、输出换向模块、测量模块、显示操作模块都与控制模块相连。
[0022]参比电极、测试片和管道都与测量模块相连。
[0023]优选的是，一个参比电极和与其对应的一个测试片组成一个检测元件组，所述的检测元件组设置有多个。
[0024]优选的是，第一导线连接有交流电流测量控制模块，第二导线连接有交流旁路电容模块，交流电流测量控制模块与交流旁路电容模块相连，控制模块与交流电流测量控制模块相连。
[0025]优选的是，直流电源模块与输入电源接口之间设置有电源监测计量模块，电源监测计量模块与控制模块相连。
[0026]优选的是，控制模块连接有通信模块，通信模块连接有通信线缆。
[0027]优选的是，控制模块连接有卫星时钟同步模块，卫星时钟同步模块设置有卫星天线。
[0028]具有排流功能的阴极保护电源装置的工作方法，步骤如下:
[0029](I)通过显示操作模块设定断电电位理想范围，并将上述参数传递到控制模块；
[0030](2)输出换向模块将第一导线与直流电源模块的正极接通，将第二导线与直流电源模块的负极接通；
[0031](3)控制模块控制直流电源模块逐渐增加直流输出电流，控制测量模块通过参比电极和测试片检测管道的通电电位数据和断电电位数据，并将通电电位数据和断电电位数据发送给控制模块；
[0032](4)当控制模块接收到的断电电位数据达到控制模块内置的断电电位理想范围时，控制模块控制直流电源模块保持输出电流不变；
[0033](5)控制模块持续监测断电电位数据，当断电电位数据小于断电电位理想范围时，控制模块控制直流电源模块减小直流输出电流，直至断电电位数据达到断电电位理想范围；
[0034](6)当直流电源模块的输出电流减少到O时，断电电位数据仍小于断电电位理想范围，控制模块控制输出换向模块进行换向，输出换向模块将第一导线与直流电源模块的负极接通，将第二导线与直流电源模块的正极接通；
[0035](7)输出换向模块换向后，控制模块控制直流电源模块逐步增大直流输出电流，直至断电电位数据达到断电电位理想范围；
[0036](8)若直流电源模块直流输出电流增加到额定最大值时，断电电位数据仍然无法达到断电电位理想范围，控制模块控制直流电源模块进入安全保护模式，并将报警信息传递到显示操作模块发出报警信号。
[0037]优选的是，步骤(2)之前，通过显示操作模块设定断电电位测量允许偏差值，并将该参数传递到控制模块；步骤(2)之后，控制测量模块通过多组检测元件组检测到管道的多组电位数据，并将其都发送给控制模块，控制模块持续监测每组电位数据中的断电电位，当任意两组电位数据中的断电电位之间差值的绝对值大于断电电位测量允许偏差值时，控制模块控制直流电源模块停止输出，并将报警信息传递到显示操作模块发出报警信号。
[0038]优选的是，交流电流测量控制模块通过设置的电流表和电压表分别测量交流旁路电容模块的交流电流信息和电压信息，交流旁路电容模块设置的温度传感器将检测到的温度信息发送给交流电流测量控制模块。
[0039]若接收到的交流电流信息、电压信息和温度信息中的任一项均未超过交流电流测量控制模块内对应设置的电流阀值、电压阀值或温度阀值时，交流电流测量控制模块控制其设置的选择开关切换到正常排流分路。
[0040]若接收到的交流电流信息、电压信息和