一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及埋地油气管网线路设计技术领域，具体涉及一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法。
【背景技术】
[0002]长距尚输油气管道每隔一段距尚建有输气站和输油站，在输气站和输油站进出口设有绝缘法兰对管道进行电隔离，为了供电和维护方便，管道阴极保护装置设在输气站和输油站，并用金属导线把输气站和输油站进出口绝缘法兰外侧的两段管道连在一起，整条管线的输气站和输油站都这样做之后除了输气站和输油站外都变成用导线连接在一起的整体，管线整体是电连续性的，这样，在每个输气站和输油站设的阴极保护装置可以保护输气站和输油站外两侧的两段管道，实现保护范围最大化。上述这种整条管道是电连续的管道保护配置方法的优点在于:所设计的恒电位仪简单、使用数量少且易于配置。但是，这样就忽略了可以覆盖整条管线的全局性的电磁场干扰对管道的影响，例如空间天气引发的地磁暴干扰和与管线同走廊架设的高压交流直流输电线干扰等，导致地磁感应电流GIC(Geomagnetically Induced Current)和管地电位PSP(Pipe to Soil Potential)呈现“负面”累积效应。
[0003]现有技术存在以下几个问题:
[0004](I)当前长输油气管道工程设计线路选择时，没有考虑防御地磁暴灾害，当地磁暴发生时，在管网参数和管网环境参数等发生突变的地方，会导致管道PSP突变，呈现“燕尾峰”状，传统的恒电位仪对PSP “燕尾峰”现象不能起到有效的保护作用，甚至会起反作用。
[0005](2)电连续管道过长的“负面”累积效应
[0006]当空间天气有磁暴发生时或有外来交直流杂散电流时，由于整条管道的累积效应，干扰管地电位会随着管道长度的增加而累积增加。整条管道的杂散电流干扰信号相互叠加“耦合”，使一段电连续管道的干扰管地电位在两端极性相反、幅值最大且接近相等，而管道中间管地电位较低。
[0007](3)当高压直流输电单极大地运行时附近的管道中流过大电流导致恒电位仪失灵甚至烧毁、绝缘接头过电压击穿、等电位连接器烧毁等管道事故常见报道。而地磁暴引起的GIC与直流输电电流类似，因此GIC过大也可能导致恒电位仪等设备损坏。
[0008](4)现有技术恒电位仪控制具有严重的局限性
[0009]现有技术恒电位仪对任何杂散电流干扰都不具有抑制能力。也就是说，现有技术恒电位仪设计的出发点是抑制内部杂散电流干扰，不是抑制外部杂散电流干扰。因此，现有技术恒电位仪输出单极性输出具有严重的局限性和弊病。实践证明，恒电位仪的单极性输出的弊病，加之现有技术恒电位仪的配置方法导致电连续管道过长，常常使恒电位仪不但对管道起不到到有效的保护作用，反而还会起到恶化作用。
[0010]综上所述，当前长输油气管道工程设计线路选择时，没有考虑防御地磁暴灾害。现有埋地油气长输管道的恒电位仪配置方法中，管道是“电连续”性的。然而，当管道过长时，地磁暴全局性干扰导致管地电位会随着管道长度的增加而累积增加，整条管道的杂散电流干扰信号相互叠加“耦合”，从而使原有恒电位仪失去了对外来杂散电流干扰的抵抗作用。而且，现有恒电位仪是单极性输出的，其不能变换输出极性以自适应消除外来直流和交流杂散电流干扰以及空间天气引起的地磁杂散电流干扰。
【发明内容】
[0011]针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法，采用该方法:第一，能够减少管道地磁暴灾害突变点，减少管道PSP “燕尾峰”，从而减少管道阴极保护装置的数量；第二，降低管道地磁暴灾害突变点PSP的突变程度，从而大大的节约管道防腐蚀成本，提高埋地油气管道防御地磁暴灾害的能力，延长管道及相关设备寿命。
[0012]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0013]一种防御地磁暴灾害的长输埋地油气管网线路选择优化方法，该方法包括以下步骤:
[0014]步骤一，利用现有数据并依据现行标准进行线路选择；
[0015]步骤二，利用管网地磁暴灾害突变点扫描搜索法找出各个备选线路的地磁暴灾害突变点，进行线路优化；
[0016]步骤三，输出线路选择优化结果。
[0017]优选的是，在所述步骤一中，所述利用现有数据包括利用国家地理环境数据、工程地质资料数据、城市交通设施数据。
[0018]在上述任一技术方案中优选的是，在所述步骤一中，所述依据现行标准包括依据国家现行标准《GB50251-2003输气管道工程设计规范》和《GB50253-2003输油管道工程设计规范》。
[0019]在上述任一技术方案中优选的是，在所述步骤一中，利用国家地理环境数据、工程地质资料数据、城市交通设施数据，并依据现行标准包括依据国家现行标准《GB50251-2003输气管道工程设计规范》和《GB50253-2003输油管道工程设计规范》对输气管道线路进行选择，选择要求包括:
[0020](I)线路走向根据地形、工程地质、沿线进气、供气点的地理位置以及交通运输、动力条件，经多方案对比后确定；
[0021](2)线路避开多年生经济作物区域和重要农田基本建设设施；
[0022](3)大中型河流穿(跨)越工程和输气站、输油站位置的选择符合线路总走向，局部走向根据大、中型穿(跨)越工程和输气站、输油站的位置进行调整；
[0023](4)线路避开重要的军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护区；
[0024](5)线路避开城镇规划区、飞机场、铁路车站、海(河)港码头、国家级自然保护区，当受条件限制，管道需要在上述区域内通过时，须征得主管部门同意并采取安全保护措施；
[0025](6)除管道专用公路的隧道、桥梁外，线路严禁通过铁路或公路的隧道、桥梁、铁路编组站、大型客运站和变电所；
[0026]在上述任一技术方案中优选的是，在所述步骤一中，利用国家地理环境数据、工程地质资料数据、城市交通设施数据，并依据现行标准包括依据国家现行标准《GB50251-2003输气管道工程设计规范》和《GB50253-2003输油管道工程设计规范》对输油管道线路进行选择，选择要求包括:
[0027](I)根据该工程建设的目的和市场需要，结合沿线城市、工矿企业、交通、电力、水利建设的现状与规划，以及沿途地区的地形、地貌、地质、水文、气象、地震的自然条件，在营运安全和施工便利的前提下，通过综合分析和技术经济比较，确定线路总走向；
[0028](2)中间站和大、中型穿跨越工程位置应符合线路总走向，但根据其具体条件必须偏离总走向时，局部线路的走向可做调整；
[0029](3)管道不得通过城市水源区、工厂、飞机场、火车站、海(河)港码头、军事设施、国家重点文物保护单位和国家级自然保护区，当输油管道受条件限制必须通过时，应采取必要的保护措施并经国家有关部门批准；
[0030](4)管道应避开滑坡、崩塌、沉陷、泥石流的不良工程地质区、矿产资源区、严重危及管道安全的地震区，当受条件限制必须通过时，应采取防护措施并选择合适位置，缩小通过距离；
[0031](5)埋地输油管道同地面建(构)筑物的最小间距应符合规定:
[0032](6)敷设在地面的输油管道同建(构)筑物的最小距离，应按上述第(5)条“埋地输油管道同地面建(构)筑物的最小间距应符合规定”所规定的距离增加I倍；
[0033](7)当埋地输油管道与架空输电线路平行敷设时，其距离应符合现行国家标准《66kV及以下架空电力线路设计规范》(GB 50061)及国家现行标准《110?500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T 5092)的规定；埋地液态液化石油气管道，其距离不小于上述标准中的规定，且不小于1m;
[0034](8)埋地输油管道与埋地通信电缆的埋地管道平行敷设的最小距离，应符合国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》(SY 0007)的规定；
[0035](9)埋地输油管道同其他用途的管道同沟敷设，并采用联合阴极保护的管道之间的距离，根据施工和维修的需要确定，其最小净距不小于0.5m ;
[0036](10)管道与光缆同沟敷设时，其最小净距(两断面垂直投影的净距)不小于0.3mο
[0037]在上述任一技术方案中优选的是，所述对埋地输油管道同地面建(构)筑物的最小间距的规定具体包括:
[0038]①原油、(:5及(:5以上成品油管道与城镇居民点或独立的人群密集的房屋的距离不小于15m ；
[0039]②原油、(:5及C5以上成品油管道与飞机场、海(河)港码头、大中型水库和水工建(构)筑物、工厂的距离不小于20m ;
[0040]③原油、液化石油气、(:5及C5以上成品油管道与高速公路、一二级公路平行敷设时，其管道中心距公路用地范围边界不小于10m，三级及以下公路不小于5m ;
[0041]④原油、(:5及C5以上成品油管道与铁路平行敷设时，管道应敷设在距离铁路用地范围边线3m以外；
[0042]⑤液态液化石油气管道与铁路平行数设时，管道中心线与国家铁路干线、支线(单线)中心线之间的距离分别为不小于25m、不小于1m ;
[0043]⑥原油、(:5及C5以上成品油管道同军工厂、军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护单位的最小距离，应同有关部门协商解决，但液态液化石油气管道与上述设施的距离不小于200m ；
[0044]⑦液态液化石油气管道与城镇居民点、公共建筑的距离不小于75m。
[0045]在上述任一技术方案中优选的是，在所述步骤一中，所述距离:对于城镇居民点，由边缘建筑物的外墙算起；对于单独的工厂、机场，码头、港口、仓库，由划定的区城边界线算起；对于公路用地范围，公路路堤侧坡脚加护道和排水沟外边缘以