对管道产生影响，减小测量行为对管道的危害。
[0141] 对于埋地管道GIC监控装置，其硬件部分：
[0142] 1)首先，对于传感器：埋地管道GIC测量方法已经描述过了，所用到的传感器为霍 尔电压传感器和霍尔电流传感器。根据本系统的要求，选择用精度更高的闭环霍尔传感器， 其原理是利用磁平衡，通过副边线圈电流所产生的磁场来补偿原边电流所产生的磁场，从 而使霍尔器件始终处于监测零磁通的工作状态。
[0143] 通过比较各厂商的闭环霍尔传感器的性能和价格，最终选用莱姆（LEM)公司的 LA305-S型闭环霍尔电流传感器和LV25-200型霍尔电压传感器。闭环霍尔电流传感器主 要有W下特点：①可W同时测量任意波形电流，如直流、交流、脉冲电流；②副边测量电流 与原边被测电流之间完全电气隔离；⑨磁巧中磁感应强度极低，不过使磁巧饱和，也不会 产生大的磁滞损耗和祸流损耗；④线性度很好；⑥响应时间快；⑧频率响应范围宽，如在 0-100曲Z信号范围响应。
[0144] 2)对于工控机；由于在现场进行工作，有较强的振动、电磁干扰等环境影响，控 制设备选择为可靠性高、实时性好的工控机。所选型号为研华IPC-610MB，该机型采用AIMB-763VG的主板，Intel奔腾双核化300 (2. 6G)的CPU,板上带有2个COM口，8个USB2. 0 接口，5个PCI接口，1个PCIexl/PCIexl6接口，1个千兆网卡，内存1G，硬盘160GB，显卡 224M。
[0145] 3)对于GI^S授时模块；GIC测量装置被安放在不同的管道压气站中，各个测量终端 是分散在全国各地的，需要对其进行定位。埋地管道GIC安全评估平台在对数据进行分析 处理时，需要各个装置的数据采集是同步的，因而需要用GI^S时间服务器对GIC测量装置进 行定位和时钟源输出，保证整个网络的数据采集的同步。
[0146] GI^S授时模块是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时、定位的高科技 产品，它从GI^S卫星上获取标准的时间信号，将该些信息通过各种接口类型来传输给自动 化系统中需要时间信息的设备（计算机、保护装置等），实现时间同步。同时将GIC测量装 置的位置信息发送给评估中屯、，具有很高的精度。
[0147] 本系统最终选用工业级的服-105型GI^S授时模块，该产品的GI^S定位同步时钟精 度达到±0. 000001秒/天，完全满足本系统数据采集要求。
[0148] 4)对于信号调理电路；信号调理是指在数据进入采集卡之前，对信号用模拟方法 进行的处理，其目的是把采集到的信号转变成适宜信号的处理形式，从而满足采集卡输入 的要求。本系统所用的调理电路主要包括一下几个功能：信号放大、滤波和隔离等。
[0149] 5)对于PCI数据采集卡；在模拟信号经过初步调理后，随后流入PCI-8361BN数据 采集卡进行采集。该采集卡是北京中泰公司的8路同步数据采集卡，采样率达到50KHZ其 模拟量的分辨率为16位，即可W分辨出l/2ie> 0. 000015V，具有很高的分辨率和精度，满 足本系统数据采集要求。
[0150] 6)对于通讯模块：本系统的通讯模块采用工业级无线路由MR-900系列，其内置工 业级3G无线模块，可W通过中国联通或电信的3G无线网络实现远距离的数据采集转发功 能，不受地域、距离、布线、数量的限制，信息发送快速、准确，应用操作便捷。MR-900系列增 加了针对高速率无线通信应用的性能优化，可稳定、可靠的工作于无人值守环境。其数据 传输的理论上行速率可达5. 3Mbps，下行速率7. 2Mbps，完全满足本系统数据采集转发的要 求。
[0151] W上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限 定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作 出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
[0152] 本发明专利得到国家自然科学基金项目支持，项目名称；混浊地磁感应电流对埋 地油气管道影响与对策研究（项目编号；51071176)。
【主权项】
1. 一种埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法，其特征在于：该方法包括： 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； 步骤2,使用在线学习的参数辨识方法，更新埋地油气管道土壤电阻参数，实时计算埋 地油气管道和阴极保护装置的GIC动态电流。2. 如权利要求1所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法，其特征在于： 如步骤1所述的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，阴极保护站的进出站干线管道通过钩线电缆连接，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； 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。3. 如权利要求1所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法，其特征在于： 如步骤2所述的使用在线学习的参数辨识方法来更新埋地油气管道土壤电阻参数，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： 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； 步骤22,使用最小二乘法在线估计求解模型土壤电阻参数； 步骤23,当无地磁暴时进行数据记录，建立历史数据库； 步骤24,当有地磁暴时进行数据记录； 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。4. 一种埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 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、GPS授时模块、通讯 模块、工控机，电源连接传感器、信号调理电路、PCI数据采集板卡、GPS授时模块，GPS授时 模块连接工控机，工控机连接通讯模块； 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这 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安全评估中心进行分析处理。5. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 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。6. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 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。7. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 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。8. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 所述GPS授时模块与工控机相连接，用于实现设备的时间同步。9. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 所述工控机与PCI数据采集板卡、GPS授时模块及通讯模块相连接，用于数据显示和存储。10. 如权利要求4所述的埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量装置，其特征在于： 所述通讯模块与GIC安全评估中心相连接，用于实现数据的远距离传输。
【专利摘要】本发明公开了一种埋地油气管道和阴极保护装置的GIC测量方法及装置，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来测量埋地油气管道中的电流，在阴极保护装置中安装电流和电压传感器来测量阴极保护装置中的电流和电压，以及使用在线学习的参数辨识方法来更新埋地油气管道土壤电阻参数，实时计算埋地油气管道和阴极保护装置的GIC动态电流。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所存在的问题，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，可以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。
【IPC分类】C23F13/22
【公开号】CN104988513
【申请号】CN201510329626
【发明人】梁志珊, 赵耀峰, 夏鹏程, 生龙
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月15日