详情

原文传递一种防护层破损的埋地金属管道直流干扰确定方法

专利名称：	一种防护层破损的埋地金属管道直流干扰确定方法
摘要：	本发明公开了一种防护层破损的埋地金属管道直流干扰确定方法，包括：根据获取的接地极与待分析的埋地金属管道的特征参数，确定虚拟边界，并确定非线性边界；确定所述虚拟边界的电位分布和所述非线性边界的简化电流分布；在土壤区域计算所述非线性边界上土壤侧的电位分布；确定所述非线性边界上的简化极化电位；根据所述简化极化电位和所述土壤侧的电位分布，确定所述非线性边界上金属侧的电位分布；在金属区域，计算所述非线性边界上的过程电流分布；在所述过程电流分布和所述简化电流分布之间的差值不大于预先设定的收敛阈值时，确定所述非线性边界上的目标极化电位。该方法确定的埋地金属管道直流干扰精度高、效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国电力科学研究院有限公司
发明人：	李雄;刘元庆;陆家榆;白锋;曹方圆;何堃
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910203006.1
公开号：	CN110470723A
代理机构：	北京工信联合知识产权代理有限公司
代理人：	姜丽辉
分类号：	G01N27/61(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100192 北京市海淀区清河小营东路15号
主权项：	1.一种防护层破损的埋地金属管道直流干扰确定方法，其特征在于，包括：步骤S100：根据获取的接地极与待分析的埋地金属管道的特征参数，确定虚拟边界，所述虚拟边界内包括所述埋地金属管道占据的金属区域和位于所述虚拟边界与所述金属区域之间的土壤区域；并确定非线性边界，所述非线性边界在靠近金属区域的一侧为金属侧，在靠近土壤区域的一侧为土壤侧；步骤S200：不考虑防护层破损的金属区域的极化过程，基于模拟电荷法确定所述虚拟边界的电位分布和所述非线性边界的简化电流分布；步骤S300：以所述虚拟边界的电位分布为初值，在土壤区域计算所述非线性边界上土壤侧的电位分布；步骤S400：根据预先确定的极化曲线和所述非线性边界的简化电流分布，确定所述非线性边界上的简化极化电位；步骤S500：根据所述简化极化电位和所述土壤侧的电位分布，确定所述非线性边界上金属侧的电位分布；步骤S600：以所述非线性边界上金属侧的电位分布为初值，在金属区域，计算所述非线性边界上的过程电流分布；步骤S700：在所述过程电流分布和所述简化电流分布之间的差值不大于预先设定的收敛阈值时，根据预先确定的极化曲线和所述过程电流分布，确定所述非线性边界上的目标极化电位，所述目标极化电位即所述防护层破损的埋地金属管道的直流干扰。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤S800：在所述过程电流分布和所述简化电流分布之间的差值大于预先设定的收敛阈值时，按照预先设定的修正规则，更新所述简化电流分布，并重复步骤S400至S700。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S200中，不考虑防护层破损的金属区域的极化过程，基于模拟电荷法确定所述虚拟边界的电位分布，包括：在所述接地极上设置m个模拟电荷，模拟电荷值分别记为Qi，其中，1≤i≤m；对应地，在接地极的外侧有m个匹配点；在所述埋地金属管道上设置n个模拟电荷，其模拟电荷值记为Qj，1≤j≤m；对应地，在管道的外侧有n个匹配点；结合下式：求解以下方程，确定接地极上和埋地金属管道上设置的模拟电荷的电荷分布Q0和Q1；其中，Q0为设置在接地极上的模拟电荷的电荷值的列向量； Q1为设置在埋地金属管道上的模拟电荷的电荷值的列向量；为设置在接地极上的模拟电荷的电位值的列向量，任一元素的值为为设置在埋地金属管道上的模拟电荷的电位值的列向量，任一元素值为 [Pst]为电位系数矩阵，Pst为该矩阵中第s行第t列的元素，由下式确定：其中，分别为第s个模拟电荷与第t个匹配点的位矢，1≤s≤(m+n)，1≤t≤(m+n)； ε为介电常数；将所述虚拟边界离散为y个分析点，求解以下方程，确定所述虚拟边界上的电位分布其中，Q为设置在接地极上与管道上的模拟电荷的电荷值组成的列向量； [Pab]虚拟边界的电位系数矩阵，Pab为该矩阵中第a行第b列的元素，由下式给出：其中，分别表示第a个模拟电荷与第b个分析点的位矢，1≤a≤(m+n)，1≤b≤y。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S200中，不考虑防护层破损的金属区域的极化过程，基于模拟电荷法确定所述非线性边界的简化电流分布包括：将所述非线性边界离散为k个分析点，根据下式确定所述非线性边界的简化电流分布：其中，σ为土壤电导率；为电场系数矩阵，Fgh为该矩阵中第g行第h列的元素，由下式确定：其中，分别为第g个模拟电荷与第h个分析点的位矢，1≤g≤(m+n)，1≤h≤k； Q为设置在接地极上与管道上的模拟电荷的电荷值组成的列向量。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300，包括：以所述虚拟边界的电位分布为初值，在土壤区域采用有限元法计算所述非线性边界上土壤侧的电位分布：所述土壤区域ΩD的电流场的电位满足下式：所述虚拟边界的电位分布为所述土壤区域的电流场中的第一类边界条件： 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S600，包括：以所述非线性边界上金属侧的电位分布为初值，在金属区域，以有限元法计算所述非线性边界上的过程电流分布：所述金属导体区域Ωpipe的电流场的电位满足拉普拉斯方程，即：所述导体内部、以及防护层完好的边界在所述金属导体区域的电流场中满足第二类边界条件：在所述非线性边界，满足以下边界条件：其中，为所述非线性边界上的电流分布。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接地极与待分析的埋地金属管道的特征参数包括：接地极的结构参数和位置参数、管道的结构参数和位置参数、多处破损的防护层的尺寸和位置参数。 8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接地极上的模拟电荷设置在接地极的导杆的轴线上，相应的匹配点位于接地极的导杆的外圆周上，相邻的两个模拟电荷之间的距离大于模拟电荷到对应的匹配点之间的距离；管道上的模拟电荷设置在管道内、沿管道长度延伸的中心轴线上，相应的的匹配点位于管道的外圆周上，相邻的两个模拟电荷之间的距离大于模拟电荷到对应的匹配点之间的距离。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S700中，所述过程电流分布和所述简化电流分布之间的差值为均方差，所述预先设定的收敛阈值为1e-5。 10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S100中，确定虚拟边界为以所述埋地金属管道的中心轴线为中心轴线，半径为5m、长度与所述埋地金属管道的长度相同的圆柱面。
所属类别：	发明专利