一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置，涉及埋地管道防护技术领域，为解决根据经验对埋地管道进行局部接地点布置的方法准确性低，以及缺乏标准化的操作流程的问题。该布置埋地管道局部接地点的方法包括：获得初始管地电位差、第一管地电位差至第H管地电位差；再获得最小管地电位差和对应的位置向量；接着将最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当满足条件时，所获得的与最小管地电位差对应的位置向量即为目标结果；否则将局部接地点的数量加1并重新获得最小管地电位差，直到满足条件为止。本发明提供的布置埋地管道局部接地点的方法用于优化布置埋地管道局部接地点。
【专利说明】
一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及埋地管道防护技术领域，尤其涉及一种布置埋地管道局部接地点的方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统的不断发展，远距离、大容量的送电工程越来越多，针对这种送电工 程，现有技术中一般通过高压直流接地输电系统来实现电力的传输。这种高压直流接地输 电系统在投运初期、年内检修以及故障排查时，均会采用单极大地运行方式，且在采用这种 运行方式时，换流站的直流接地极注入或抽出大地的直流电流可高达数千安培；因此，在这 种情况下，当直流接地极与用于输送油气资源的埋地管道较为接近时，大地中流过的直流 电流就会使埋地管道的管地电位分布不均衡，即出现部分区域管地电位过高的现象，而这 种现象会导致埋地管道发生电化学腐蚀反应，很容易给埋地管道带来腐蚀穿孔等问题；同 时，部分区域管地电位较高会损坏附近的阴极保护设备和监控阀室处的绝缘卡套，给人员 和油气输送带来安全隐患。
[0003] 目前，现有技术中一般采用局部接地法来解决上述管地电位过高的问题，这种局 部接地法是通过在进工艺站场、出工艺站场、监控阀室的管道上或安装有绝缘分段接头的 放空管等位置处设置集中接地，来实现降低管地电位，从而减少高压交流输电系统、交流牵 引系统和直流接地极系统对管道的腐蚀危害，减轻交流、直流和雷电对腐蚀控制系统的影 响。
[0004] 但在施工设计中采用这种局部接地法时，一般是依据经验确定采用局部接地点数 量及大致位置，然后计算整条埋地管道各处的管地电位;如果各处管地电位均在限值以内， 则设计结束;如果存在个别区域管地电位大于限值，则需要重新按照经验调整各局部接地 点的位置或增加局部接地点的数量，重新计算直至满足要求为止。根据上述分析可以看出， 这种根据经验对局部接地法进行设计的方法，不能够很好的适应目前直流输电工程和油气 输送管道大量施工投运的现状；即这种根据经验对埋地管道进行局部接地点设计的方法准 确性低，且缺乏标准化的操作流程，还需要进一步改进。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置，用于解决根 据经验对埋地管道进行局部接地点布置的方法准确性低，以及缺乏标准化的操作流程的问 题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 本发明的第一方面提供一种布置埋地管道局部接地点的方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型；
[0009] 步骤102,在埋地管道上均匀设置xo个局部接地点，基于所述土壤模型、所述接地 极模型以及所述埋地管道模型，获得初始管地电位差；
[0010] 步骤103,基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，根据预设 算法，以Η种不同的设置方式，在埋地管道上设置X0个局部接地点；并对应获得第一管地电 位差至第Η管地电位差;获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第Η管地电 位差中的最小管地电位差，以及与所述最小管地电位差对应的XQ个局部接地点的位置向 量;其中Η为大于等于1的整数；
[0011] 步骤104,将所述最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当所 述最小管地电位差小于等于所述最大管地电位时，所述步骤103中获得的与所述最小管地 电位差对应的χο个局部接地点的位置向量即为目标结果；
[0012] 当所述最小管地电位差大于所述最大管地电位时，将XQ加1并重新执行所述步骤 102至所述步骤104。
[0013]优选的，在所述步骤102和所述步骤103中，获得所述初始管地电位差、所述第一管 地电位差至所述第Η管地电位差的方法均包括以下步骤：
[0014] 步骤201，所述局部接地点将埋地管道分成管道段;将具有导电性能的埋地器件分 成段;每一段所述管道段，每一段所述埋地器件，以及每一个所述局部接地点所对应的接地 导体统称为导体段，设所述导体段的数目为η;
[0015] 步骤202,根据η段所述导体段对应产生的漏电流在第k导体段的中点产生的电位 Vk，获得所述第k导体段的轴向电流，其中1 ;
[0016] 步骤203,根据基尔霍夫电流定律和所述第k导体段的轴向电流，获得η段所述导体 段对应产生的漏电流；
[0017] 步骤204,根据所述管道段的漏电流，以及所述管道段的防腐层电阻，获得所述管 道段的管地电位差。
[0018] 进一步的，在所述步骤102中，所述初始管地电位差对应整条埋地管道;在所述步 骤103中，所述第一管地电位差至所述第Η管地电位差对应整条埋地管道，所述最小管地电 位差对应整条埋地管道;在所述步骤104中，所述最大管地电位对应整条埋地管道。
[0019] 进一步的，在所述步骤102中，所述初始管地电位差对应埋地管道的指定区域;在 所述步骤103中，所述第一管地电位差至所述第Η管地电位差对应埋地管道的指定区域，所 述最小管地电位差对应埋地管道的指定区域;在所述步骤104中，所述最大管地电位对应埋 地管道的指定区域。
[0020] 优选的，在所述步骤101中，根据所述埋地管道所在地区的土壤特性参数，和所述 接地极所在地区的土壤特性参数构建所述土壤模型。
[0021] 优选的，在所述步骤101中，根据接地极参数和所述接地极的位置构建所述接地极 模型。
[0022] 优选的，在所述步骤101中，根据埋地管道参数和所述埋地管道的位置构建所述埋 地管道模型。
[0023] 优选的，在所述步骤103中，所述预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、 神经网络算法或禁忌搜索算法。
[0024] 基于上述布置埋地管道局部接地点的方法的技术方案，本发明的第二方面提供一 种布置埋地管道局部接地点的装置，用于实施上述布置埋地管道局部接地点的方法。
[0025] 本发明提供的布置埋地管道局部接地点的方法中，能够基于所构建的土壤模型、 接地极模型以及埋地管道模型，根据预设算法，以不同的设置方式，在埋地管道上设置X0个 局部接地点，并获得埋地管道所对应的初始管地电位差、以及第一管地电位差至第Η管地电 位差;再获得初始管地电位差、第一管地电位差至第Η管地电位差中的最小管地电位差，以 及与最小管地电位差对应的xo个局部接地点的位置向量;接着再将获得的最小管地电位差 与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，在最小管地电位差小于等于最大管地电位的情 况下，步骤103中获得的与最小管地电位差对应的 XQ个局部接地点的位置向量就为目标结 果，即确认了最优的局部接地点的数量为χο个，以及χο个局部接地点所一一对应的χο个位置 向量;而在最小管地电位差大于最大管地电位的情况下，只需将χο加1并重新执行步骤102 至步骤104,直到获得满足条件的局部接地点的数量，以及各局部接地点对应的位置向量为 止。
[0026] 因此，本发明提供的布置埋地管道局部接地点的方法中，能够获得局部接地点在 不同设置方式下所对应的不同管地电位差，且能够通过预设算法确定规定数量的局部接地 点在埋地管道上的最优分布位置，使得优化过程更加科学，优化结果更加准确，回避了设计 人的主观因素。而且，优化过程中从小到大增加采用局部接地点的数量，使得优化过程具有 标准化的操作流程，在达到优化设计条件时得到最少的局部接地点使用数量，最大限度降 低后续工程量和材料损耗。
【附图说明】
[0027] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0028] 图1为本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法的第一流程图；
[0029] 图2为本发明实施例提供的获得管地电位差的方法的流程图；
[0030] 图3为本发明实施例提供的各段导体段的电阻和防腐层电位示意图；
[0031 ]图4为本发明实施例提供的第k导体段的电流示意图；
[0032] 图5为本发明实施例提供的各段导体段局部连接示意图；
[0033] 图6为本发明实施例提供的各段导体段局部连接电路图；
[0034] 图7为本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法的第二流程图；
[0035] 图8为本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法的第三流程图；
[0036] 图9为本发明实施例提供的接地极和埋地管道之间的位置示意图。
[0037] 附图标记：
[0038] 1-第一导体段， 2-第二导体段，
[0039] 3-第k导体段， 4-第q导体段，
[0040] 5-防腐层， 6-接地极，
[0041 ] 7-埋地管道。
【具体实施方式】
[0042]为了进一步说明本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法及装置，下 面结合说明书附图进行详细描述。
[0043]请参阅图1、图4和图9,本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法包括 以下步骤：
[0044] 步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型；具体的，根据埋地管道7 所在地区的土壤特性参数，和接地极6所在地区的土壤特性参数构建土壤模型，这种土壤特 性参数包括表层和深层的土壤电阻率分布，且能够通过电磁探测法来获得;根据接地极参 数和接地极6的位置构建接地极模型，其中，接地极参数一般包括接地极6的尺寸和入地电 流;根据埋地管道参数和埋地管道7的位置构建埋地管道模型，其中，埋地管道参数一般包 括埋地管道7的防腐层5的厚度、埋地管道7相对于接地极6的位置、埋地管道7的尺寸以及埋 地管道7的材质。
[0045] 步骤102,在埋地管道7上均匀设置xo个局部接地点，基于土壤模型、接地极模型以 及埋地管道模型，获得初始管地电位差，其中xo为大于0的整数;更详细的说，所获得的初始 管地电位差作为用于比较的初始值;将xo个局部接地点均匀设置在埋地管道7上，来获得对 应的初始管地电位差，这样能够减少相应的迭代次数，即更快捷的获得初始管地电位差。值 得注意的是，所获得的初始管地电位差为在均匀设置方式下，埋地管道上的最大管地电位 差(可分别求出每段管道段对应的管地电位差，再通过比较获得最大管地电位差）。此外，当 xo等于0时，即判断不使用局部接地法时，埋地管道所对应的管地电位差是否满足小于埋地 管道允许的最大管地电位。
[0046] 步骤103,基于土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型，根据预设算法，以Η种不 同的设置方式，在埋地管道上设置xo个局部接地点；并对应获得第一管地电位差至第Η管地 电位差;获得初始管地电位差、第一管地电位差至第Η管地电位差中的最小管地电位差，以 及与最小管地电位差对应的xo个局部接地点的位置向量;其中Η为大于等于1的整数；需要 说明的是，第一管地电位差至第Η管地电位差均为在对应的设置方式下，埋地管道上的最大 管地电位差（可分别求出每段管道段对应的管地电位差，再通过比较获得最大管地电位 差），而所使用的预设算法能够给出相对优化的Η种不同设置方式，针对每一种设置方式能 够得到对应的管地电位差。更进一步的说，将管地电位差作为目标函数，将与xo个局部接地 点一一对应的xo个位置向量作为自变量，通过预设算法获得最小管地电位差，以及与最小 管地电位差对应的xo个局部接地点的位置向量;其中，能够采用的预设算法的种类多种多 样，例如:遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法、禁忌搜索算法等。
[0047] 步骤104,将最小管地电位差与埋地管道7允许的最大管地电位进行比较，当最小 管地电位差小于等于最大管地电位时，步骤103中获得的与最小管地电位差对应的xo个局 部接地点的位置向量即为目标结果；当最小管地电位差大于最大管地电位时，将xo加1并重 新执行步骤102至步骤104;具体的，当所获得的最小管地电位差小于等于最大管地电位时， 即判断此时的局部接地点数量，和每一个局部接地点的位置向量为最终的计算结果，在实 际进行局部接地的操作时，按照计算结果选择对应数量的局部接地点，并根据计算结果中 显示的各个局部接地点的位置向量，将局部接地点设置在对应的位置，就能够实现降低管 地电位差的效果；当所获得的最小管地电位差大于最大管地电位时，可以将局部接地点的 数量增加1个，并重新执行步骤102至步骤104,直到获得满足条件(最小管地电位差小于等 于最大管地电位)的结果为止。
[0048]需要说明的是，埋地管道7允许的最大管地电位可以是现有技术中设定的标准值， 也可以是工作人员综合考虑安全等因素，来人为设定的最大管地电位值。
[0049] 本发明实施例提供的布置埋地管道局部接地点的方法中，能够基于所构建的土壤 模型、接地极模型以及埋地管道7模型，根据预设算法，以不同的设置方式，在埋地管道7上 设置xo个局部接地点，并获得埋地管道7所对应的初始管地电位差、以及第一管地电位差至 第Η管地电位差;再获得初始管地电位差、第一管地电位差至第Η管地电位差中的最小管地 电位差，以及与最小管地电位差对应的xo个局部接地点的位置向量;接着再将获得的最小 管地电位差与埋地管道7允许的最大管地电位进行比较，在最小管地电位差小于等于最大 管地电位的情况下，步骤103中获得的与最小管地电位差对应的 XQ个局部接地点的位置向 量就为目标结果，即确认了最优的局部接地点的数量为xo个，以及xo个局部接地点所一一对 应的χο个位置向量;而在最小管地电位差大于最大管地电位的情况下，只需将χο加1并重新 执行步骤102至步骤104,直到获得满足条件的局部接地点的数量，以及各局部接地点对应 的位置向量为止。
[0050] 因此，本发明提供的布置埋地管道局部接地点的方法中，能够获得局部接地点在 不同设置方式下所对应的不同管地电位差，且能够通过预设算法确定规定数量的局部接地 点在埋地管道7上的最优分布位置，使得优化过程更加科学，优化结果更加准确，回避了设 计人的主观因素。而且，优化过程中从小到大增加采用局部接地点的数量，使得优化过程具 有标准化的操作流程，在达到优化设计条件时得到最少的局部接地点使用数量，最大限度 降低后续工程量和材料损耗。
[0051] 埋地管道7上任意位置的管地电位差的求解方法有很多种，以下给出一种具体的 管地电位差的求解方法，并对求解的原理进行详细说明。上述初始管地电位差、第一管地电 位差至第Η管地电位差均可以通过以下方法求解。
[0052 ]请参阅图2，求解管地电位差的方法包括以下步骤：
[0053]步骤201，局部接地点将埋地管道分成管道段；将具有导电性能的埋地器件分成 段;每一段管道段，每一段埋地器件，以及每一个局部接地点所对应的接地导体统称为导体 段，设导体段的数目为η;具体的，η段导体段包括将埋地器件所分成的若干段，将埋地管道 分成的若干段，以及xo个局部接地点所一一对应的接地导体（局部接地法即为在埋地管道 上的局部接地点处连接裸导体）。另外，具有导电性能的一个或多个埋地器件的种类有很 多，例如:接地极，但不仅限于此。
[0054] 步骤202,根据η段导体段对应产生的漏电流在第k导体段的中点产生的电位Vk，获 得第k导体段的轴向电流，其中l<k<n;
[0055] 步骤203,根据基尔霍夫电流定律和第k导体段的轴向电流，获得η段导体段对应产 生的漏电流；
[0056] 步骤204,根据所述管道段的漏电流，以及所述管道段的防腐层电阻，获得所述管 道段的管地电位差。更详细的说，通过将获得的管道段的漏电流与管道段的防腐层电阻相 乘，就能够获得管道段的管地电位差，这样就能够获得埋地管道上任意位置的管地电位差， 从而获得上述初始管地电位差、第一管地电位差至第Η管地电位差。
[0057] 为了更清楚的说明上述求解管地电位差的方法，以下给出具体实施例。
[0058] 实施例一：
[0059] 埋地管道7是一种包覆了绝缘的防腐层5的空心埋地圆柱导体，在通过局部接地点 将埋地管道7分成若干小段后，整个埋地管道7就相当于被分成了若干小段的空心埋地圆柱 导体;接地极6是一种被埋入大地以便与大地连接的导体或几个导体的组合，同样能被视为 埋地圆柱导体；由于埋地导体周围的土壤中任一点的电位均是由所有埋地导体的漏电流共 同产生的；因此，在计算埋地管道7的管地电位时，就需要求出每段埋地导体在埋地管道7上 对应位置的漏电流分布。
[0060] 请参阅图3,将埋地管道7分成若干段，并将每个埋地器件分成若干段，包括局部接 地点所对应的接地导体在内可共获得η段导体段，其中每一段管道段的防腐层5相当于连接 在该段管道段和近地(该段管道段附近的大地)之间的一个电阻，即管道的防腐层电阻（例 如:Rk-? at和Rik+i^oat);而且，η段导体段产生的漏电流均会在每段导体段的表面产生电位， 从而形成η段导体段之间的互电阻。需要说明的是，各段导体段的长度越短，计算得到的各 段导体段的漏电流分布，以及各段导体段的电位分布与实际情况越接近;而且，当各段导体 段的长度足够小时，能够认为该段导体段所对应产生的漏电流从该段管道段的中点集中流 出。
[0061] 根据上述分析，能够得到各段导体段所产生的漏电流，在第k导体段3的中点产生 的电位Vk满足如下公式：
[0062]
[0063]
[0064] ( 1 )
[0065] 其中，η为导体段的总数，Rk-_t为第k导体段3的防腐层电阻，Rkp为第k导体段3与第 P导体段之间的互电阻，/；>为第P导体段的漏电流，G为所有导体段产生的漏电流在第k段管 道中点防腐层外表面产生的电位。
[0066] 将第k导体段3所产生的漏电流在自身的防腐层5上产生的电位项％__沁，和第k导 体段3所产生的漏电流在自身表面产生的电位项合并，化简后能够得到如下公式：
[0067] R7 kk = Rkk+Rk-c〇at (2)
[0068] 其中，Rkk为第k导体段3与自身形成的互电阻;根据公式⑵可以将公式（1)化简为：
(3)
[0069]
[0070] 需要说明的是，当p = k时，公式(3)中的Rkk应替换为上述公式(2)中的fkk。
[0071] 请参阅图4,每一段导体段均满足基尔霍夫定律，即对应如下公式：
[0072] + (4)
[0073] 其中，沁为第k导体段3产生的漏电流，为第k导体段3的注入电流，4和分别对 应第k导体段3不同方向的轴向电流。
[0074] 请参阅图5和图6,以各段导体段的交点为一个局部计算中心，交点所连接的各段 导体段作为一个局部导体网络，建立局部导体电路图；其中，h为各段导体段所产生的漏电 流在第一导体段1的中点产生的电位，％为各段导体段所产生的漏电流在第二导体段2的中 点产生的电位，V q为各段导体段所产生的漏电流在第q导体段4的中点产生的电位；为第 一导体段1起点到中点之间的自阻抗，-2为第二导体段2起点到中点之间的自阻抗，心^为 第k导体段3起点到中点之间的自阻抗，为第q导体段4起点到中点之间的自阻抗。
[0075] 以各段导体段之间的交点A为对象列写电路方程，具体过程如下：
[0076] 设A点的电位为V，根据基尔霍夫电流定律，能够得到：
[0077]
( 5 )
[0078] 由于A点的电位V满足如下公式：
[0079]
( 6 ) [0080]将公式(6)带入到公式(5)中，并进行化简：
[0081]
[0082]
[0083] (7) r Λ Ρ ·Ρ 广 1 Ρ ·Ρ
[0084] 其中，q为交点Α所涉及的导体段的总数（即q段导体段之间的交点为A)，νΡ为各段 导体段所产生的漏电流在第Ρ导体段的中点产生的电位。
[0085] 将公式(3)代入到公式(7)，并对公式(7)进行化简：
[0086]
[0087] 从而获得如下表达式：
[0088]
( 8 )
[0089]其中，Rkl为第k导体段3与第一导体段1之间的互电阻，Rpl为第p导体段与第一导体 段1之间的互电阻，Rk2为第k导体段3与第二导体段2之间的互电阻，Rp2为第P导体段与第二 导体段2之间的互电阻，R pn为第p导体段与第η导体段之间的互电阻，Rkn为第k导体段3与第η 导体段之间的互电阻，/丨为第一导体段1产生的漏电流，为第二导体段2产生的漏电流，忽 为第η导体段产生的漏电流。
[0090] 根据上述得到4的推导过程，同理能够获得4所对应的表达式，将公式(8)和4+所 对应的表达式带入到上述公式(4)中并进行化简，化简后每一段导体段均能够对应获得只 含有漏电流一个未知量的方程：
[0091]
(?)
[0092] 其中，< 为第p导体段产生的漏电流，/〗'为第k导体段3的注入电流，g是已知量;akp 为能够根据现有的自电阻和互电阻等已知参数代入计算得到的参量。
[0093] 将公式(9)以线性方程组的形式表示如下：
[0094；
( 10)
[0095] 公式（10)即为以各段导体段对应的漏电流为未知量的线性方程组，对公式（10)进 行求解，获得各段导体段对应的漏电流，将各段管道段对应产生的漏电流，与其一一对应的 防腐层电阻相乘，就能够求出埋地管道7上任意位置的管地电位差。
[0096] 根据上述获得埋地管道7上任意位置的管地电位差的方法，能够获得在埋地管道7 上以任意方式设置xo个局部接地点时，所对应的管地电位差。再获得最小管地电位差，以及 与最小管地电位差对应的xo个局部接地点的位置向量。值得注意的是，所采用的预设算法 的种类有很多，例如:遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法、禁忌搜索算法等； 下面以遗传算法为例，对求取最小管地电位差的具体过程进行详细说明。
[0097] 以与XQ个局部接地点一一对应的xo个位置向量m为自变量，以埋地管道7的管地电 位差为目标函数，得到目标函数式：
[0098] u=minf (m) (11)
[0099] 其中，u为埋地管道7的管地电位差。
[0100] 以公式(12)和公式(13)为约束条件。
[0101] meR (12)
[0102] RczU (13)
[0103] 其中，U是基本空间，R是U的子集;且满足约束条件的解m称为可行解，集合R表示所 有满足约束条件的解所组成的集合，称为可行解集合。
[0104] 遗传算法的基本运算过程如下：
[0105]初始化:设置进化代数初始值t = 0，设置最大进化代数T，随机生成若干个体作为 初始群体P(〇)。
[0106] 个体评价:计算群体P(t)中所有个体的适应度。
[0107] 选择运算:在个体适应度评估的基础上，对算子进行选择。
[0108] 交叉运算:将交叉算子作用于群体。
[0109] 变异运算:将变异算子作用于群体。
[0110] 群体P(t)经过选择、交叉、变异运算之后得到下一代群体P(t+1)。
[0111] 终止条件判断：若t = T(进化代数达到最大值），则以进化过程中所得到的具有最 大适应度个体作为最优解输出，计算结束。
[0112] 在实际施工设计的过程中，根据不同需要，会针对整条埋地管道7或埋地管道7的 指定区域等不同的情况，进行具体的计算和判断过程，请参阅图7,在针对整条埋地管道7的 情况下，在步骤102中，初始管地电位差对应整条埋地管道7，即获得整条埋地管道7上的初 始管地电位差;在步骤103中，第一管地电位差至第Η管地电位差对应整条埋地管道7,即获 得整条埋地管道7上的第一管地电位差至第Η管地电位差;最小管地电位差对应整条埋地管 道7,即获得整条埋地管道7上的最小管地电位差。在步骤104中，最大管地电位对应整条埋 地管道7,即获得整条埋地管道7上允许的最大管地电位。
[0113] 请参阅图8,在针对埋地管道7的指定区域的情况下，在步骤102中，初始管地电位 差对应埋地管道7的指定区域，即获得埋地管道7的指定区域上的初始管地电位差;在步骤 103中，第一管地电位差至第Η管地电位差对应埋地管道7的指定区域，即获得埋地管道7的 指定区域上的第一管地电位差至第Η管地电位差;最小管地电位差对应埋地管道7的指定区 域，即获得埋地管道7的指定区域上的最小管地电位差。在步骤104中，最大管地电位对应埋 地管道7的指定区域，即获得埋地管道7的指定区域上允许的最大管地电位。
[0114] 本发明实施例还提供一种布置埋地管道局部接地点的装置，用于实施上述布置埋 地管道局部接地点的方法。这种布置埋地管道局部接地点的装置，操作者只需输入土壤特 性参数、接地极参数、接地极6的位置、埋地管道参数和埋地管道7的位置等已知数据来建立 模型，即可将整个优化过程交由布置埋地管道局部接地点的装置完成，大幅的提高了对埋 地管道进行局部接地法设计的效率。
[0115] 上述实施例提供的布置埋地管道局部接地点的装置可以为计算机，但不仅限于 此；当布置埋地管道局部接地点的装置为计算机时，即将上述实施例提供的布置埋地管道 局部接地点的方法中的执行步骤，对应编写为计算机程序，通过计算机辅助优化设计，给出 使埋地管道7全线，或部分指定区域满足管地电位要求的局部接地点数量的最小值和最优 位置。
[0116] 在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多 个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0117] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤101，构建土壤模型、接地极模型以及埋地管道模型； 步骤102,在埋地管道上均匀设置XQ个局部接地点，基于所述土壤模型、所述接地极模型 以及所述埋地管道模型，获得初始管地电位差； 步骤103，基于所述土壤模型、所述接地极模型以及所述埋地管道模型，根据预设算法， 以Η种不同的设置方式，在埋地管道上设置XQ个局部接地点;并对应获得第一管地电位差至 第Η管地电位差;获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第Η管地电位差中 的最小管地电位差，以及与所述最小管地电位差对应的χο个局部接地点的位置向量;其中Η 为大于等于1的整数； 步骤104,将所述最小管地电位差与埋地管道允许的最大管地电位进行比较，当所述最 小管地电位差小于等于所述最大管地电位时，所述步骤103中获得的与所述最小管地电位 差对应的χο个局部接地点的位置向量即为目标结果； 当所述最小管地电位差大于所述最大管地电位时，将xo加1并重新执行所述步骤102至 所述步骤104。2. 根据权利要求1所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 102和所述步骤103中，获得所述初始管地电位差、所述第一管地电位差至所述第Η管地电位 差的方法均包括以下步骤： 步骤201，所述局部接地点将埋地管道分成管道段；将具有导电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，以及每一个所述局部接地点所对应的接地导 体统称为导体段，设所述导体段的数目为η; 步骤202,根据η段所述导体段对应产生的漏电流在第k导体段的中点产生的电位Vk，获 得所述第k导体段的轴向电流，其中l<k<n; 步骤203,根据基尔霍夫电流定律和所述第k导体段的轴向电流，获得η段所述导体段对 应产生的漏电流； 步骤204,根据所述管道段的漏电流，以及所述管道段的防腐层电阻，获得所述管道段 的管地电位差。3. 根据权利要求2所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 102中，所述初始管地电位差对应整条埋地管道;在所述步骤103中，所述第一管地电位差至 所述第Η管地电位差对应整条埋地管道，所述最小管地电位差对应整条埋地管道;在所述步 骤104中，所述最大管地电位对应整条埋地管道。4. 根据权利要求2所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 102中，所述初始管地电位差对应埋地管道的指定区域;在所述步骤103中，所述第一管地电 位差至所述第Η管地电位差对应埋地管道的指定区域，所述最小管地电位差对应埋地管道 的指定区域;在所述步骤104中，所述最大管地电位对应埋地管道的指定区域。5. 根据权利要求1所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 101中，根据所述埋地管道所在地区的土壤特性参数，和所述接地极所在地区的土壤特性参 数构建所述土壤模型。6. 根据权利要求1所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 101中，根据接地极参数和所述接地极的位置构建所述接地极模型。7. 根据权利要求1所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 101中，根据埋地管道参数和所述埋地管道的位置构建所述埋地管道模型。8. 根据权利要求1所述的布置埋地管道局部接地点的方法，其特征在于，在所述步骤 103中，所述预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法或禁忌搜索算 法。9. 一种布置埋地管道局部接地点的装置，其特征在于，用于实施如权利要求1-8中任一 项所述的布置埋地管道局部接地点的方法。
【文档编号】G01R19/00GK105974175SQ201610286498
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】廖永力, 张波, 孟晓波, 曾嵘, 邹林, 李锐海, 何金良, 曹方圆, 陈晓, 张巍, 吴新桥, 张贵峰, 张曦, 龚博, 朱烨
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 清华大学