埋地油气管道和阴极保护装置的gic测量方法及装置的制造方法_2

文档序号:9271327阅读:来源:国知局
进行数据记录,建立历史数据库;
[0026] 步骤24,当有地磁暴时进行数据记录;
[0027] 步骤25,对阴极保护站所在处埋地油气管道和阴极保护装置GIC的电流瞬时值进 行求解。
[002引为了实现上述目的,本发明还提供了一种埋地油气管道GIC和阴极保护装置GIC的测量装置,该测量装置包括传感器、电源、信号调理电路、PCI数据采集板卡、GI^S授时模 块、通讯板块和工控机。
[0029] 在上述任一技术方案中优选的是,电源连接传感器、信号调理电路、PCI数据采集 板卡、GI^S授时模块,GI^S授时模块连接工控机,工控机连接通讯模块。
[0030] 在上述任一技术方案中优选的是,管地电位PSP、管道钩线电流、阴极保护装置的 阴极电流、阴极保护装置的输出电压该四路测量信号经过信号调理电路的整理和隔离后, 分别输入到PCI数据采集板卡的各个采集通道进行信号采集,工控机的监测界面实时显示 和本地存储数据,数据通过通讯模块传输至GIC安全评估中屯、进行分析处理。
[0031] 在上述任一技术方案中优选的是,所述传感器与信号调理电路相连接,所述传感 器包括霍尔电压传感器和霍尔电流传感器,霍尔电压传感器和霍尔电流传感器均为闭环霍 尔传感器。
[0032] 在上述任一技术方案中优选的是,所述信号调理电路与霍尔电压传感器、霍尔电 流传感器及PCI数据采集板卡相连接,用于采集信号的放大、滤波、隔离及传输。
[0033] 在上述任一技术方案中优选的是,所述PCI数据采集板卡与信号调理电路及工控 机相连接,用于数据采集和控制。
[0034] 在上述任一技术方案中优选的是,所述GI^S授时模块与工控机相连接,用于实现 设备的时间同步。
[0035] 在上述任一技术方案中优选的是,所述工控机与PCI数据采集板卡、GI^S授时模块 及通讯模块相连接,用于数据显示和存储。
[0036] 在上述任一技术方案中优选的是,所述通讯模块与GIC安全评估中屯、相连接,用 于实现数据的远距离传输。
[0037] 本发明的埋地油气管道GIC和阴极保护装置GIC的测量方法及装置,该测量方法 通过在阴极保护站所在处的埋地油气管道绝缘法兰钩线电缆里加装电流传感器,可直接测 量埋地油气管道中的电流,该样既避免使用管道和其环境背景参数等信息,也不会受到背 景电磁场的影响;使用在线学习的参数辨识方法来更新埋地油气管道±壤电阻参数,并实 时计算阴极保护装置动态电流,最后得到所要测的真正GIC。该测量方法有效解决了"间接 测量GIC"及"阴极保护装置动态电流对GIC测量影响"该两个现有技术中测量GIC所存在 的最突出的问题,实现了阴极保护站所在处的埋地油气管道GIC和阴极保护装置的GIC准 确监测。埋地油气管道GIC和阴极保护装置GIC的测量装置包括传感器、电源、信号调理电 路、PCI数据采集板卡、GI^S授时模块、通讯模块及工控机,通过其数据测量、数据传输、采集 同步、装置定位、预测报警、安全防爆功能,可W实现部署在全国各地的各个管道压气站中 GIC测量装置的数据采集、存储、传输任务。采用本发明的埋地油气管道GIC和阴极保护装 置GIC测量方法及装置,可W正确地评估地磁暴对埋地油气管道的影响,并且及时采取防 御措施来避免重大事故的发生。
【附图说明】
[003引图1为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一优 选实施例的埋地油气管道和阴极保护装置GIC测量方法流程图;
[0039] 图2为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一优 选实施例的阴极保护站结构示意图;
[0040] 图3a为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一 优选实施例的阴极电缆位于出站(下游)侧时的管道等效电路图;
[0041] 图3b为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一 优选实施例的阴极电缆位于进站(上游)侧时的管道等效电路图;
[0042] 图4为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一优 选实施例的测量管道中电流的流程图;
[0043] 图5为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一优 选实施例的更新管道系统参数并实时计算阴极保护装置动态电流得到所测GIC的流程图;
[0044] 图6为按照本发明的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置的一优 选实施例的埋地管道GIC监控装置数据采集硬件结构示意图;
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明,W下描述仅作为示范和解 释,并不对本发明作任何形式上的限制。
[0046] 如图1所示,埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法包括步骤1、2 :
[0047] 步骤1,通过在阴极保护站所在处的埋地油气管道绝缘法兰钩线电缆里加装电流 传感器,直接测量埋地油气管道中的电流;
[0048] 步骤2,使用在线学习的参数辨识方法,更新埋地油气管道±壤电阻参数,实时计 算埋地油气管道和阴极保护装置的GIC动态电流。
[0049] 一般输气管道清管站(阴极保护站)的站内工艺管道与进出站干线管道分别由两 个绝缘接头进行电绝缘,进出站干线管道通过钩线电缆连接起来。在每一个清管站安装两 套雷电防护装置和两套阴极保护装置(一套工作,另一套备用),通过绝缘法兰外侧的阴极 电缆与进出站干线管道连接。阴极保护站结构如图2所示。
[0化0]当地磁暴发生而干线管道内存在GIC时,接入阴极保护装置后的等效电路如图3a至图3b所示。具体地,当阴极电缆位于出站(下游)侧时,接入阴极保护装置后的等效电 路图如图3a所示;当阴极电缆位于进站(上游)侧时,接入阴极保护装置后的等效电路图 如图3b所示。
[0化1] 如图4所示,对于上述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法的步骤1, 在阴极保护站所在处的埋地油气管道绝缘法兰钩线电缆里加装电流传感器测量埋地油气 管道中电流,具体包括步骤11、12 :
[0化2] 步骤11,阴极保护站的进出站干线管道通过绝缘法兰钩线电缆连接,每一个阴极 保护站安装有两套雷电防护装置和两套阴极保护装置,其通过绝缘法兰外侧的阴极电缆与 进出站干线管道连接;
[0053] 步骤12,阴极保护装置上安装输出电压传感器和电流传感器,并在钩线电缆处加 装一个电流传感器。
[0化4] 如图5所示,对于上述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法的步骤2, 使用在线学习的参数辨识方法来更新埋地油气管道±壤电阻参数,实时计算埋地油气管道 和阴极保护装置的GIC动态电流,具体包括:
[0化5] 步骤21,对无地磁暴时的阴极保护装置电流、阴极保护装置左侧钩线电缆电流分 别与阴极保护装置输出电压之间的关系进行数据在线拟合;
[0化6] 步骤22,使用最小二乘法在线估计求解模型±壤电阻参数;
[0057] 步骤23,数据记录,其中:
[0化引当无地磁暴时进行数据记录,建立历史数据库;
[0化9] 当有地磁暴时进行数据记录;
[0060] 步骤24,对阴极保护站所在处埋地油气管道和阴极保护装置GIC的电流瞬时值进 行求解。
[0061] 下面W阴极电缆位于出站(下游)侧时的管道地磁感应电流GIC和阴极保护装置 中流入的GIC计算和测量方法。
[0062] 假设条件;第一,在管道上加装的阴极保护装置可等效为可调电源E和等效内阻 r,其输出电压为V;第二,被保护的上下游管道的上游管道和阳极床之间±壤的等效电阻 为Ri,下游管道和阳极床之间±壤的等效电阻为R2;第=,管道阴极保护站所在处阴极焊接 点左侧的GIC电流为leie(t),阴极焊接点右侧的GIC电流为I'ae(t);上下游管道流进和 流出阴极保护站的等效GIC电流分别为laa(t)和luesb)。
[0063] 由于阴极电缆有两种不同的位置,所W测量阴极保护站所在处的GIC时有两种不 同情况。取阴极电缆位于出站侧情况,该里给出阴极保护站所在处的地磁感应电流GIC瞬 时值在线测量方法,如下所述:
[0064] 1)电流传感器安装
[00化]在阴极保护装置上自身安装有输出电压传感器V和电流传感器A。。为准确测量GIC,还应在钩线电缆处加装一个电流传感器Ai。其中,各仪表的安装位置和正方向有如图 3a和3b所示的两种接线方式。
[0066] 2)对无地磁暴时的阴极保护装置电流Aw(t)、阴极保护装置左侧钩线电缆电流 A…(t)分别与输
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