一种埋地管道管地电位过负控制方法及装置制造方法
一种埋地管道管地电位过负控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种解决遭受直流杂散干扰的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。它是电压基准源作为信号采集比较与触发控制电路触发控制所依据的阀值；当信号采集比较与触发控制电路A02所采集的管地电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦合器触发而导通，触发反向补偿控制电路A03开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较电路A02所采集的管地电位已回到设定阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电耦合器不触发，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路A03停止工作。本发明防护因管道遭受直流干扰而造成管地电位过负，能解决管道氢脆、涂层剥离风险。
【专利说明】一种埋地管道管地电位过负控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明是一种解决遭受直流杂散干扰的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。 涉及管道系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着城市快轨和高压直流输电线路和油气管道的高速建设，它们与埋地 油气管道的交叉、平行的现象越来越多，能源"公共走廊"越来越普遍。但直流输电线路的 电场环境、异常工况运行和接地设置，以及以直流作为激励源的轻轨系统等都会对其邻近 的埋地钢质管道造成直流杂散电流干扰，在电流流出管道系统(返回杂散电流干扰源）的区 域管地电位正移发生腐蚀，而在电流流入管道系统的区域导致管道电位过负，容易诱发管 道钢发生氢脆、防腐涂层剥离等不利影响。对于由于城市轻轨等负载动态变化和铁轨与地 的绝缘不良而引起的管道管地电位过负问题，尚无有效的防控方法与装置。
[0003] 目前，防护直流千扰对其邻近埋地管道影响的方式主要要是排流保护，虽然有直 接排流、强制排流、极性排流和接地排流四种方式；但由于国内仅为受干扰方单方面防护等 国情和缺乏电气千扰的协调机制，目前基本采用接地排流。在存在动态千扰的区域，为防 止杂散电流逆向流入管道，管理者在接地排流回路中普遍通过安装防逆流器件(常用二极 管)，即极性接地排流。上述控制方法和装置虽然能将管道遭受的干扰程度大幅减弱，解决 直流千扰引起的管地电位正向偏移问题，但无法解决管地电位过负的问题，即通常所说的 "排正不排负"的问题。此外，由于长输油气管道野外现场没有可以利用的供电设置，在排流 控制时需要考虑控制装置的功耗和自供电问题，以及对于管地电位的检测反馈和控制触发 效率等问题。
[0004] CN2779412Y公开了一种多通道管道交直流干扰测量装置，CN1456879A公开了一 种阴极保护的管道管地电位和地表电位综合检测方法，但并未解决管地电位过负的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是发明一种防护因管道遭受直流干扰而造成管地电位过负、解决管 道氢脆、涂层剥离风险的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。
[0006] 利用采集管地电位，并与电压基准源设定阀值进行比较，确定是否需要实施给管 道施加正向电流的反向补偿；同时管道电位采集与反馈持续进行，并不断与设定阀值进行 比较反馈，如果管地电位已回到设定的阀值允许范围内，反向补偿中止。在随后的管地电位 采集比较中，如果超过阀值重新启动反向补偿。如此往复。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：首先建立三个相对独立的电路：电压基准源电路、 信号采集比较与触发控制电路和反向补偿控制电路(见图2)。电压基准源作为信号采集比 较与触发控制电路触发控制所依据的阀值。当信号采集比较与触发控制电路所采集的管地 电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦合导通，触发反向补偿控 制电路开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较电路所采集的管地电位已回到设定 阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路 停止工作。
[0008] 本发明控制方法的流程如图1所示。其流程为：
[0009] 采集并比较管地电位；
[0010] 是否超过基准源设定阀值判断？如"否"，则光电耦合器不触发，反向补偿控制系 统停止工作；如"是"，则光电耦合器触发，反向补偿控制系统工作；
[0011] 施加到埋地管道系统。
[0012] 为了防止正电压从管道流入反向补偿控制电路而损坏电路某些元器件，在与管道 相连电路的尾部增加了防回流控制器。流程在反向补偿控制系统工作后变为：防回流控制 器导通；施加到埋地管道系统。
[0013] 埋地管道管地电位过负控制装置的原理如图2所示。电压基准原电路输出接信号 采集比较与触发控制电路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管 地电位的信号采集与信号反馈，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向 补偿控制电路，反向补偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系 统，防回流控制器内部的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是 是否电流导通。
[0014] 埋地管道管地电位过负控制装置的电路原理如图3所示，电源I P1的正极与分压 电阻R1的一端相连，分压电阻R1的另一端分别与极性电容C1的正极端、可调电阻器R2的 一端，以及三端可调分流基准源T1的K端和R端相连，电源I P1的负极端分别与极性电容 C1的负极端、三端可调分流基准源T1的A端，以及可调电阻器R2的另一端相连。可调电 阻器R2的调节输出端与运算放大器AR1的反向输入端相连，运算放大器AR1的正向输入端 与CuS0 4参比电极L1相连，AR1运算放大器的输出端与光电耦合器U2的输入端相连，光电 耦合器U2的直通输出端分别与电源II P2的负极和三端正电压输出控制器U1的接地端相 连，电源II P2的正极与三端正电压输出控制器U1的输入端相连，三端正电压输出控制器 U1的输出端与埋地管道系统L2及防回流控制器U5的输出端相连。电源III P3的负极与 三端正电压输出控制器U3的接地端相连，并接地；电源III P3的正极分别与三端正电压输 出控制器U3的输入端、场效应管U4的D端相连和限流电阻R3的一端，场效应管U4的S端 与防回流控制器U5的输入端相连；场效应管U4的G端和限流电阻R3的另一端与双极性晶 体管Q1的控制极相连，双极性晶体管Q1的发射极接地；三端正电压输出控制器U3的输出 端与光电耦合器U2的耦合输入端相连，光电耦合器U2的耦合输出端分别与分压电阻R4的 -端和限流电阻R5的一端相连，分压电阻R4的另一端与双极性晶体管Q1的基极相连，限 流电阻R5的另一端与接地地床L3相连。
[0015] 图4为防回流控制器U5的电路原理图，电感L4的一端与场效应管U4的S端相连， 电感L4的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正极段相连；电感L5的另一端分 别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另一端分别与极性电容C4的 正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与 3相连；极性电容C2、C3、C4的负极端连在一起， 并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚2与埋地管道系统L2相连。
[0016] 本发明所达到的有益效果：
[0017] (1)可以采用蓄电电池等自供电方式来解决长输管道野外无供电的问题；
[0018] (2)可以通过多点补偿方式来解决瞬时大干扰问题；
[0019] (3)装置尺寸小，安装与维护方便；
[0020] (4)特别适合于间断性动态干扰的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1控制方法的流程图
[0022] 图2埋地管道管地电位过负控制装置原理框图
[0023] 图3埋地管道管地电位过负控制装置电路原理图
[0024] 图4防回流控制器的电路原理图
【具体实施方式】
[0025] 实施例.下面结合附图对发明作进一步的说明。本例为试验样机，埋地管道管地 电位过负控制装置的原理如图2所示。电压基准原电路输出接信号采集比较与触发控制电 路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管地电位的信号采集与信 号反馈，，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向补偿控制电路，反向补 偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系统，防回流控制器内部 的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是是否电流导通。
[0026] 装置的电路原理如图3所示。电源I P1的正极与分压电阻R1的一端相连，分压 电阻R1的另一端分别与极性电容C1的正极端、可调电阻器R2的一端，以及三端可调分流 基准源T1的K端和R端相连，电源I P1的负极端分别与极性电容C1的负极端、三端可调 分流基准源T1的A端，以及可调电阻器R2的另一端相连。可调电阻器R2的调节输出端与 运算放大器AR1的反向输入端相连，运算放大器AR1的正向输入端与CuS0 4S比电极L1相 连，AR1运算放大器的输出端与光电耦合器U2的输入端相连，光电耦合器U2的直通输出端 分别与电源II P2的负极和三端正电压输出控制器U1的接地端相连，电源II P2的正极与 三端正电压输出控制器U1的输入端相连，三端正电压输出控制器U1的输出端与埋地管道 系统L2及防回流控制器U5的输出端相连。电源III P3的负极与三端正电压输出控制器 U3的接地端相连，并接地；电源III P3的正极分别与三端正电压输出控制器U3的输入端、 场效应管U4的D端相连和限流电阻R3的一端，场效应管U4的S端与防回流控制器U5的输 入端相连；场效应管U4的G端和限流电阻R3的另一端与双极性晶体管Q1的控制极相连， 双极性晶体管Q1的发射极接地；三端正电压输出控制器U3的输出端与光电耦合器U2的耦 合输入端相连，光电耦合器U2的耦合输出端分别与分压电阻R4的一端和限流电阻R5的一 端相连，分压电阻R4的另一端与双极性晶体管Q1的基极相连，限流电阻R5的另一端与接 地地床L3相连。
[0027] 防回流控制器的电路原理如图4所示，电感L4的一端与场效应管U4的S端相连， 电感L4的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正极段相连；电感L5的另一端分 别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另一端分别与极性电容C4的 正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与3相连；极性电容C2、C3、C4的负极端连在一起， 并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚2与埋地管道系统L2相连。
[0028] 在本实施案例中，
[0029]电源I P1选用输出5V的恒压电压；
[0030] 分压电阻R1为100Ω;
[0031] 极性电容C1为ΙΟΟμρ ;
[0032] 三端可调分流基准源Τ1为TL431 ;
[0033]可调电阻器Μ植为2〇〇 Ω，并调节可调电阻器Μ白勺调节输出端使其相对接地 CuS04参比电极L1的电压保持在2V ;
[0034]运算放大器AR1的型号为0p〇7 ;
[0035] 电源II P2为输出电压为10V的便携式电源；
[0036]三端正电压输出控制器I U1型号为LM7805 ;'
[0037]埋地管道系统L2为施加有阴极保护的φ 72〇mm管道；
[0038]电压ΙΠ P3为输出电压为10V的便携式电源；
[0039]三端正电压输出控制器II U3型号为LM7805 [0040] 场效应管U4的型号为IRF4905 ;
[0041] 限流电阻R3的电阻为1〇〇〇 Ω ;
[0042] 运算光电耦合器U2的型号为6N137 ;
[0043] 分压电阻R4的电阻为2000 Ω ;
[0044] 双极性晶体管Q1型号为TO-226-M NPN晶体管；
[0045] 限流电阻IIR5的电阻为10000Ω ;
[0046] 地床L3材质为硅铁阳极；
[0047] 电感L4、电感L5和电感L6均为330 μ Η ;
[0048] 极性电容C2、极性电容C3和极性电容C4均为470 μ F ;
[0049] U6为并联两个二极管的三引脚MBR2545集成电路芯片。
[0050] 本例控制方法的流程如图1所示。其流程为：
[0051] 釆集并比较管地电位；
[0052] 是否超过基准源设定阀值判断？如"是，，，则经光电耦合，反向补偿控制系统工作； 防回流控制器导通；施加到埋地管道系统；如"否，'，则经光电隔离，反向补偿控制系统停止 工作。
[0053] 本例经试验，可以采用蓄电电池等自供电方式来解决长输管道野外无供电的问 题；能通过多点补偿方式来解决瞬时大千扰问题；装置尺寸小，安装与维护方便；特别适合 于间断性动态干扰的控制。
【权利要求】
1. 一种埋地管道管地电位过负控制方法，其特征是首先建立三个相对独立的电路：电 压基准源电路A01、信号采集比较与触发控制电路A02和反向补偿控制电路A03 ;电压基准 源作为信号采集比较与触发控制电路触发控制所依据的阀值；当信号采集比较与触发控制 电路A02所采集的管地电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦 合器触发而导通，触发反向补偿控制电路开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较 电路A02所采集的管地电位已回到设定阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电耦合 器不触发，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路停止工作；其流程为： 采集并比较管地电位； 判断是否超过电压基准源设定阀值？如"否"，则光电耦合器不触发，反向补偿控制系 统停止工作；如"是"，则光电耦合器触发，反向补偿控制系统工作； 施加到埋地管道系统。
2. 根据权利要求1所述的埋地管道管地电位过负控制方法，其特征是在反向补偿控制 电路与埋地管道系统之间增加防回流控制器，防止正电压从管道流入反向补偿控制电路而 损坏电路某些元器件；流程在反向补偿控制系统工作后变为：防回流控制器导通；施加到 埋地管道系统。
3. -种使用如权利要求1所述方法的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是埋地 管道管地电位过负控制装置的原理为：电压基准原电路输出接信号采集比较与触发控制电 路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管地电位的信号采集与信 号反馈，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向补偿控制电路，反向补 偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系统，防回流控制器内部 的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是是否电流导通。
4. 根据权利要求3所述的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是所用装置的电原 理为：电源I P1的正极与分压电阻R1的一端相连，分压电阻R1的另一端分别与极性电容 C1的正极端、可调电阻器R2的一端，以及三端可调分流基准源T1的K端和R端相连，电源 I P1的负极端分别与极性电容C1的负极端、三端可调分流基准源T1的A端，以及可调电阻 器R2的另一端相连；可调电阻器R2的调节输出端与运算放大器AR1的反向输入端相连，运 算放大器AR1的正向输入端与CuS0 4参比电极L1相连，AR1运算放大器的输出端与光电耦 合器U2的输入端相连，光电耦合器U2的直通输出端分别与电源II P2的负极和三端正电 压输出控制器U1的接地端相连，电源II P2的正极与三端正电压输出控制器U1的输入端 相连，三端正电压输出控制器U1的输出端与埋地管道系统L2及防回流控制器U5的输出端 相连；电源III P3的负极与三端正电压输出控制器U3的接地端相连，并接地；电源III P3 的正极分别与三端正电压输出控制器U3的输入端、场效应管U4的D端相连和限流电阻R3 的一端，场效应管U4的S端与防回流控制器U5的输入端相连；场效应管U4的G端和限流 电阻R3的另一端与双极性晶体管Q1的控制极相连，双极性晶体管Q1的发射极接地；三端 正电压输出控制器U3的输出端与光电耦合器U2的耦合输入端相连，光电耦合器U2的耦合 输出端分别与分压电阻R4的一端和限流电阻R5的一端相连，分压电阻R4的另一端与双极 性晶体管Q1的基极相连，限流电阻R5的另一端与接地地床L3相连。
5. 根据权利要求3所述的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是在反向补偿控制 电路与埋地管道系统之间增加防回流控制器，防回流控制器的电原理为：电感L4的一端与 场效应管U4的S端相连，电感W的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正^段 相连；电感L5的另一端分别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另- 端分别与极性电容C 4的正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与3相连；极性电容C2、 C3、C4的负极端连在一起，并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚 2与埋地管道系统 L2相连。
【文档编号】G05F1/56GK104216452SQ201310220140
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】陈新华, 黄维和, 张丰, 赵君, 赵晋云, 陈振华, 徐承伟, 姜有文, 毕武喜, 刘文会, 陈洪源, 薛致远, 刘玲莉, 王禹钦, 康金静 申请人:中国石油天然气股份有限公司
【专利摘要】本发明是一种解决遭受直流杂散干扰的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。它是电压基准源作为信号采集比较与触发控制电路触发控制所依据的阀值；当信号采集比较与触发控制电路A02所采集的管地电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦合器触发而导通，触发反向补偿控制电路A03开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较电路A02所采集的管地电位已回到设定阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电耦合器不触发，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路A03停止工作。本发明防护因管道遭受直流干扰而造成管地电位过负，能解决管道氢脆、涂层剥离风险。
【专利说明】一种埋地管道管地电位过负控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明是一种解决遭受直流杂散干扰的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。 涉及管道系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着城市快轨和高压直流输电线路和油气管道的高速建设，它们与埋地 油气管道的交叉、平行的现象越来越多，能源"公共走廊"越来越普遍。但直流输电线路的 电场环境、异常工况运行和接地设置，以及以直流作为激励源的轻轨系统等都会对其邻近 的埋地钢质管道造成直流杂散电流干扰，在电流流出管道系统(返回杂散电流干扰源）的区 域管地电位正移发生腐蚀，而在电流流入管道系统的区域导致管道电位过负，容易诱发管 道钢发生氢脆、防腐涂层剥离等不利影响。对于由于城市轻轨等负载动态变化和铁轨与地 的绝缘不良而引起的管道管地电位过负问题，尚无有效的防控方法与装置。
[0003] 目前，防护直流千扰对其邻近埋地管道影响的方式主要要是排流保护，虽然有直 接排流、强制排流、极性排流和接地排流四种方式；但由于国内仅为受干扰方单方面防护等 国情和缺乏电气千扰的协调机制，目前基本采用接地排流。在存在动态千扰的区域，为防 止杂散电流逆向流入管道，管理者在接地排流回路中普遍通过安装防逆流器件(常用二极 管)，即极性接地排流。上述控制方法和装置虽然能将管道遭受的干扰程度大幅减弱，解决 直流千扰引起的管地电位正向偏移问题，但无法解决管地电位过负的问题，即通常所说的 "排正不排负"的问题。此外，由于长输油气管道野外现场没有可以利用的供电设置，在排流 控制时需要考虑控制装置的功耗和自供电问题，以及对于管地电位的检测反馈和控制触发 效率等问题。
[0004] CN2779412Y公开了一种多通道管道交直流干扰测量装置，CN1456879A公开了一 种阴极保护的管道管地电位和地表电位综合检测方法，但并未解决管地电位过负的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是发明一种防护因管道遭受直流干扰而造成管地电位过负、解决管 道氢脆、涂层剥离风险的埋地管道管地电位过负控制方法及装置。
[0006] 利用采集管地电位，并与电压基准源设定阀值进行比较，确定是否需要实施给管 道施加正向电流的反向补偿；同时管道电位采集与反馈持续进行，并不断与设定阀值进行 比较反馈，如果管地电位已回到设定的阀值允许范围内，反向补偿中止。在随后的管地电位 采集比较中，如果超过阀值重新启动反向补偿。如此往复。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：首先建立三个相对独立的电路：电压基准源电路、 信号采集比较与触发控制电路和反向补偿控制电路(见图2)。电压基准源作为信号采集比 较与触发控制电路触发控制所依据的阀值。当信号采集比较与触发控制电路所采集的管地 电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦合导通，触发反向补偿控 制电路开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较电路所采集的管地电位已回到设定 阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路 停止工作。
[0008] 本发明控制方法的流程如图1所示。其流程为：
[0009] 采集并比较管地电位；
[0010] 是否超过基准源设定阀值判断？如"否"，则光电耦合器不触发，反向补偿控制系 统停止工作；如"是"，则光电耦合器触发，反向补偿控制系统工作；
[0011] 施加到埋地管道系统。
[0012] 为了防止正电压从管道流入反向补偿控制电路而损坏电路某些元器件，在与管道 相连电路的尾部增加了防回流控制器。流程在反向补偿控制系统工作后变为：防回流控制 器导通；施加到埋地管道系统。
[0013] 埋地管道管地电位过负控制装置的原理如图2所示。电压基准原电路输出接信号 采集比较与触发控制电路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管 地电位的信号采集与信号反馈，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向 补偿控制电路，反向补偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系 统，防回流控制器内部的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是 是否电流导通。
[0014] 埋地管道管地电位过负控制装置的电路原理如图3所示，电源I P1的正极与分压 电阻R1的一端相连，分压电阻R1的另一端分别与极性电容C1的正极端、可调电阻器R2的 一端，以及三端可调分流基准源T1的K端和R端相连，电源I P1的负极端分别与极性电容 C1的负极端、三端可调分流基准源T1的A端，以及可调电阻器R2的另一端相连。可调电 阻器R2的调节输出端与运算放大器AR1的反向输入端相连，运算放大器AR1的正向输入端 与CuS0 4参比电极L1相连，AR1运算放大器的输出端与光电耦合器U2的输入端相连，光电 耦合器U2的直通输出端分别与电源II P2的负极和三端正电压输出控制器U1的接地端相 连，电源II P2的正极与三端正电压输出控制器U1的输入端相连，三端正电压输出控制器 U1的输出端与埋地管道系统L2及防回流控制器U5的输出端相连。电源III P3的负极与 三端正电压输出控制器U3的接地端相连，并接地；电源III P3的正极分别与三端正电压输 出控制器U3的输入端、场效应管U4的D端相连和限流电阻R3的一端，场效应管U4的S端 与防回流控制器U5的输入端相连；场效应管U4的G端和限流电阻R3的另一端与双极性晶 体管Q1的控制极相连，双极性晶体管Q1的发射极接地；三端正电压输出控制器U3的输出 端与光电耦合器U2的耦合输入端相连，光电耦合器U2的耦合输出端分别与分压电阻R4的 -端和限流电阻R5的一端相连，分压电阻R4的另一端与双极性晶体管Q1的基极相连，限 流电阻R5的另一端与接地地床L3相连。
[0015] 图4为防回流控制器U5的电路原理图，电感L4的一端与场效应管U4的S端相连， 电感L4的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正极段相连；电感L5的另一端分 别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另一端分别与极性电容C4的 正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与 3相连；极性电容C2、C3、C4的负极端连在一起， 并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚2与埋地管道系统L2相连。
[0016] 本发明所达到的有益效果：
[0017] (1)可以采用蓄电电池等自供电方式来解决长输管道野外无供电的问题；
[0018] (2)可以通过多点补偿方式来解决瞬时大干扰问题；
[0019] (3)装置尺寸小，安装与维护方便；
[0020] (4)特别适合于间断性动态干扰的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1控制方法的流程图
[0022] 图2埋地管道管地电位过负控制装置原理框图
[0023] 图3埋地管道管地电位过负控制装置电路原理图
[0024] 图4防回流控制器的电路原理图
【具体实施方式】
[0025] 实施例.下面结合附图对发明作进一步的说明。本例为试验样机，埋地管道管地 电位过负控制装置的原理如图2所示。电压基准原电路输出接信号采集比较与触发控制电 路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管地电位的信号采集与信 号反馈，，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向补偿控制电路，反向补 偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系统，防回流控制器内部 的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是是否电流导通。
[0026] 装置的电路原理如图3所示。电源I P1的正极与分压电阻R1的一端相连，分压 电阻R1的另一端分别与极性电容C1的正极端、可调电阻器R2的一端，以及三端可调分流 基准源T1的K端和R端相连，电源I P1的负极端分别与极性电容C1的负极端、三端可调 分流基准源T1的A端，以及可调电阻器R2的另一端相连。可调电阻器R2的调节输出端与 运算放大器AR1的反向输入端相连，运算放大器AR1的正向输入端与CuS0 4S比电极L1相 连，AR1运算放大器的输出端与光电耦合器U2的输入端相连，光电耦合器U2的直通输出端 分别与电源II P2的负极和三端正电压输出控制器U1的接地端相连，电源II P2的正极与 三端正电压输出控制器U1的输入端相连，三端正电压输出控制器U1的输出端与埋地管道 系统L2及防回流控制器U5的输出端相连。电源III P3的负极与三端正电压输出控制器 U3的接地端相连，并接地；电源III P3的正极分别与三端正电压输出控制器U3的输入端、 场效应管U4的D端相连和限流电阻R3的一端，场效应管U4的S端与防回流控制器U5的输 入端相连；场效应管U4的G端和限流电阻R3的另一端与双极性晶体管Q1的控制极相连， 双极性晶体管Q1的发射极接地；三端正电压输出控制器U3的输出端与光电耦合器U2的耦 合输入端相连，光电耦合器U2的耦合输出端分别与分压电阻R4的一端和限流电阻R5的一 端相连，分压电阻R4的另一端与双极性晶体管Q1的基极相连，限流电阻R5的另一端与接 地地床L3相连。
[0027] 防回流控制器的电路原理如图4所示，电感L4的一端与场效应管U4的S端相连， 电感L4的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正极段相连；电感L5的另一端分 别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另一端分别与极性电容C4的 正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与3相连；极性电容C2、C3、C4的负极端连在一起， 并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚2与埋地管道系统L2相连。
[0028] 在本实施案例中，
[0029]电源I P1选用输出5V的恒压电压；
[0030] 分压电阻R1为100Ω;
[0031] 极性电容C1为ΙΟΟμρ ;
[0032] 三端可调分流基准源Τ1为TL431 ;
[0033]可调电阻器Μ植为2〇〇 Ω，并调节可调电阻器Μ白勺调节输出端使其相对接地 CuS04参比电极L1的电压保持在2V ;
[0034]运算放大器AR1的型号为0p〇7 ;
[0035] 电源II P2为输出电压为10V的便携式电源；
[0036]三端正电压输出控制器I U1型号为LM7805 ;'
[0037]埋地管道系统L2为施加有阴极保护的φ 72〇mm管道；
[0038]电压ΙΠ P3为输出电压为10V的便携式电源；
[0039]三端正电压输出控制器II U3型号为LM7805 [0040] 场效应管U4的型号为IRF4905 ;
[0041] 限流电阻R3的电阻为1〇〇〇 Ω ;
[0042] 运算光电耦合器U2的型号为6N137 ;
[0043] 分压电阻R4的电阻为2000 Ω ;
[0044] 双极性晶体管Q1型号为TO-226-M NPN晶体管；
[0045] 限流电阻IIR5的电阻为10000Ω ;
[0046] 地床L3材质为硅铁阳极；
[0047] 电感L4、电感L5和电感L6均为330 μ Η ;
[0048] 极性电容C2、极性电容C3和极性电容C4均为470 μ F ;
[0049] U6为并联两个二极管的三引脚MBR2545集成电路芯片。
[0050] 本例控制方法的流程如图1所示。其流程为：
[0051] 釆集并比较管地电位；
[0052] 是否超过基准源设定阀值判断？如"是，，，则经光电耦合，反向补偿控制系统工作； 防回流控制器导通；施加到埋地管道系统；如"否，'，则经光电隔离，反向补偿控制系统停止 工作。
[0053] 本例经试验，可以采用蓄电电池等自供电方式来解决长输管道野外无供电的问 题；能通过多点补偿方式来解决瞬时大千扰问题；装置尺寸小，安装与维护方便；特别适合 于间断性动态干扰的控制。
【权利要求】
1. 一种埋地管道管地电位过负控制方法，其特征是首先建立三个相对独立的电路：电 压基准源电路A01、信号采集比较与触发控制电路A02和反向补偿控制电路A03 ;电压基准 源作为信号采集比较与触发控制电路触发控制所依据的阀值；当信号采集比较与触发控制 电路A02所采集的管地电位超过阀值规定值时，该电路中的运算放大器正向输出，光电耦 合器触发而导通，触发反向补偿控制电路开始给管道施加正向电流；直到信号采集与比较 电路A02所采集的管地电位已回到设定阀值允许范围内时，运算放大器无输出，光电耦合 器不触发，光电隔离生效，触发控制取消，反向补偿控制电路停止工作；其流程为： 采集并比较管地电位； 判断是否超过电压基准源设定阀值？如"否"，则光电耦合器不触发，反向补偿控制系 统停止工作；如"是"，则光电耦合器触发，反向补偿控制系统工作； 施加到埋地管道系统。
2. 根据权利要求1所述的埋地管道管地电位过负控制方法，其特征是在反向补偿控制 电路与埋地管道系统之间增加防回流控制器，防止正电压从管道流入反向补偿控制电路而 损坏电路某些元器件；流程在反向补偿控制系统工作后变为：防回流控制器导通；施加到 埋地管道系统。
3. -种使用如权利要求1所述方法的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是埋地 管道管地电位过负控制装置的原理为：电压基准原电路输出接信号采集比较与触发控制电 路，而且信号采集比较与触发控制电路不断与埋地管道系统进行管地电位的信号采集与信 号反馈，信号采集比较与触发控制电路输出经光电耦合控制接反向补偿控制电路，反向补 偿控制电路输出接防回流控制器，防回流控制器输出接埋地管道系统，防回流控制器内部 的二极管根据电流方向来控制防回流控制器与埋地管道系统之间是是否电流导通。
4. 根据权利要求3所述的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是所用装置的电原 理为：电源I P1的正极与分压电阻R1的一端相连，分压电阻R1的另一端分别与极性电容 C1的正极端、可调电阻器R2的一端，以及三端可调分流基准源T1的K端和R端相连，电源 I P1的负极端分别与极性电容C1的负极端、三端可调分流基准源T1的A端，以及可调电阻 器R2的另一端相连；可调电阻器R2的调节输出端与运算放大器AR1的反向输入端相连，运 算放大器AR1的正向输入端与CuS0 4参比电极L1相连，AR1运算放大器的输出端与光电耦 合器U2的输入端相连，光电耦合器U2的直通输出端分别与电源II P2的负极和三端正电 压输出控制器U1的接地端相连，电源II P2的正极与三端正电压输出控制器U1的输入端 相连，三端正电压输出控制器U1的输出端与埋地管道系统L2及防回流控制器U5的输出端 相连；电源III P3的负极与三端正电压输出控制器U3的接地端相连，并接地；电源III P3 的正极分别与三端正电压输出控制器U3的输入端、场效应管U4的D端相连和限流电阻R3 的一端，场效应管U4的S端与防回流控制器U5的输入端相连；场效应管U4的G端和限流 电阻R3的另一端与双极性晶体管Q1的控制极相连，双极性晶体管Q1的发射极接地；三端 正电压输出控制器U3的输出端与光电耦合器U2的耦合输入端相连，光电耦合器U2的耦合 输出端分别与分压电阻R4的一端和限流电阻R5的一端相连，分压电阻R4的另一端与双极 性晶体管Q1的基极相连，限流电阻R5的另一端与接地地床L3相连。
5. 根据权利要求3所述的埋地管道管地电位过负控制装置，其特征是在反向补偿控制 电路与埋地管道系统之间增加防回流控制器，防回流控制器的电原理为：电感L4的一端与 场效应管U4的S端相连，电感W的另一端分别与电感L5的一端和极性电容C2的正^段 相连；电感L5的另一端分别与电感L6的一端及极性电容C3的正极端相连；电感L6的另- 端分别与极性电容C 4的正极端、MBR2545集成电路芯片的引脚1与3相连；极性电容C2、 C3、C4的负极端连在一起，并接地；三引脚MBR2545集成电路芯片的引脚 2与埋地管道系统 L2相连。
【文档编号】G05F1/56GK104216452SQ201310220140
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】陈新华, 黄维和, 张丰, 赵君, 赵晋云, 陈振华, 徐承伟, 姜有文, 毕武喜, 刘文会, 陈洪源, 薛致远, 刘玲莉, 王禹钦, 康金静 申请人:中国石油天然气股份有限公司
最新回复(0)