具有排流功能的陰極保護電源裝置及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及陰極保護技術領域，具體地說，是一種具有排流功能的陰極保護電源裝置及其工作方法。
【背景技術】
[0002]為了防止埋地管道腐蝕，提高其使用壽命，最有效的防腐手段就是涂層加陰極保護技術。埋地管道容易受到雜散電流干擾，管道雜散電流干擾又包括交流雜散電流干擾和直流雜散電流干擾兩種形式。
[0003]直流雜散電流干擾將導致管道直流電位發(fā)生變化，直流干擾源種類有高壓直流輸電換流站、地鐵、輕軌、地磁、電解電鍍工廠等。
[0004]交流雜散電流干擾將導致管道交流電位發(fā)生變化，交流干擾源種類有高壓交流輸電線路、發(fā)電廠、變電站、1?鐵、電氣化鐵路等。
[0005]超過標準允許的管道雜散電流干擾必須排除，否則會使得管道產(chǎn)生腐蝕。
[0006]在先專利申請《廣義直流陰極保護系統(tǒng)及其廣義直流恒電位儀》(公開號:CN103695937)提出了一種排流設備。
[0007]但這種排流設備只利用了參考電極，采集的是埋地金屬管道當前相對于參考電極的測量管地電位，并以此“測量管地電位”作為控制參數(shù)。該“測量管地電位”是管道極化電位(既斷電電位，直流電壓)、IR降(直流電壓)和交流干擾電壓(交流電壓)三者疊加的電位。
[0008]根據(jù)陰極保護相關標準，在評價管道陰極保護效果時，應分別檢測管道極化電位(直流電壓)和管道交流電位(交流電壓)，并分別與不同的標準進行對照。在實施陰極保護和雜散電流排流時，也需要分別檢測管道極化電位和管道交流電位，并分別依據(jù)不同的標準進行調整和控制。例如管道極化電位允許范圍為-0.85V?-1.2V (直流電壓)，而管道交流干擾電壓應小于4V (交流電壓有效值)，詳細規(guī)定參見相關標準。
[0009]以管道極化電位(既斷電電位，直流電壓)、IR降(直流電壓)和交流干擾電壓(交流電壓)三者疊加而形成的“測量管地電位”作為控制參數(shù)，其控制依據(jù)不清。
[0010]由于陰極極化及去極化本身的特性，管道極化電位的變化是緩慢的。在存在動態(tài)直流干擾時，由于IR降在正負雙向均可產(chǎn)生快速的、很大的波動，“測量管地電位”包含管道極化電位和IR降的疊加，這將導致“測量管地電位”大幅快速的波動。因此，以“測量管地電位”作為控制依據(jù)，將使得排流設備輸出換向頻繁、電源輸出電流大幅變化，導致無法穩(wěn)定控制，并增加引入干擾的風險。
[0011]而在存在交流干擾時，管道“測量管地電位”本身就隨著疊加的交流電壓周期性波動而產(chǎn)生波動，這將同樣導致上述問題的發(fā)生。
[0012]該專利指出，如果“測量管地電位”低于所述陰極保護電位范圍下限，則判斷干擾管地電位的極性為負并據(jù)此生產(chǎn)所述極性控制信號，根據(jù)該極性控制信號，使得所述排流設備輸出換向。實際控制時，當出現(xiàn)上述情況時，應首先減少排流設備的輸出電流，當輸出電流減少到O仍不能消除問題時，才有必要反向輸出。在該專利指出的控制模式下，將將使得排流設備輸出換向頻繁、電源輸出電流大幅變化，導致無法穩(wěn)定控制，并增加引入干擾的風險。
[0013]排流設備的輸出電壓與排流系統(tǒng)回路電阻線性相關，而管道電位與排流設備輸出電壓是非線性相關。該專利指出，排流設備用于在所述幅值控制信號的控制下輸出與所述干擾管地電位的幅值相等的直流電壓。在絕大多數(shù)條件下，該專利指出的這一控制模式，無法達到排除干擾的目的。
[0014]而且，當管道電位檢測通道出現(xiàn)故障情況時，由于沒有參照對象，因此無法判斷出這一故障。排流設備的輸出極性可以改變，在某些情況下，將會使原本被保護的管道作為陽極，加速管道的腐蝕，或者是排流設備輸出電流過大，導致析氫，這些隱患是不能被允許的。
[0015]所以綜上所述，現(xiàn)有排流設備不能良好的排除管道雜散電流干擾。

【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有排流設備存在的問題和不足，設計了一種具有排流功能的陰極保護電源裝置及其工作方法。
[0017]本發(fā)明的具有排流功能的陰極保護電源裝置，包括輸入電源接口、直流電源模塊、輸出換向模塊、顯示操作模塊、控制模塊、測量模塊、參比電極、測試片。
[0018]直流電源模塊的輸入端與輸入電源接口相連，直流電源模塊的輸出端的正極和負極都通過輸出導線與輸出換向模塊相連。
[0019]輸出換向模塊設置的第一輸出端與埋設在地下的輔助地床通過第一導線相連，輸出換向模塊設置的第二輸出端通過第二導線與埋設在地下的管道相連。
[0020]參比電極和測試片都埋設在地下。
[0021 ] 直流電源模塊、輸出換向模塊、測量模塊、顯示操作模塊都與控制模塊相連。
[0022]參比電極、測試片和管道都與測量模塊相連。
[0023]優(yōu)選的是，一個參比電極和與其對應的一個測試片組成一個檢測元件組，所述的檢測元件組設置有多個。
[0024]優(yōu)選的是，第一導線連接有交流電流測量控制模塊，第二導線連接有交流旁路電容模塊，交流電流測量控制模塊與交流旁路電容模塊相連，控制模塊與交流電流測量控制模塊相連。
[0025]優(yōu)選的是，直流電源模塊與輸入電源接口之間設置有電源監(jiān)測計量模塊，電源監(jiān)測計量模塊與控制模塊相連。
[0026]優(yōu)選的是，控制模塊連接有通信模塊，通信模塊連接有通信線纜。
[0027]優(yōu)選的是，控制模塊連接有衛(wèi)星時鐘同步模塊，衛(wèi)星時鐘同步模塊設置有衛(wèi)星天線。
[0028]具有排流功能的陰極保護電源裝置的工作方法，步驟如下:
[0029](I)通過顯示操作模塊設定斷電電位理想范圍，并將上述參數(shù)傳遞到控制模塊；
[0030](2)輸出換向模塊將第一導線與直流電源模塊的正極接通，將第二導線與直流電源模塊的負極接通；
[0031](3)控制模塊控制直流電源模塊逐漸增加直流輸出電流，控制測量模塊通過參比電極和測試片檢測管道的通電電位數(shù)據(jù)和斷電電位數(shù)據(jù)，并將通電電位數(shù)據(jù)和斷電電位數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊；
[0032](4)當控制模塊接收到的斷電電位數(shù)據(jù)達到控制模塊內置的斷電電位理想范圍時，控制模塊控制直流電源模塊保持輸出電流不變；
[0033](5)控制模塊持續(xù)監(jiān)測斷電電位數(shù)據(jù)，當斷電電位數(shù)據(jù)小于斷電電位理想范圍時，控制模塊控制直流電源模塊減小直流輸出電流，直至斷電電位數(shù)據(jù)達到斷電電位理想范圍；
[0034](6)當直流電源模塊的輸出電流減少到O時，斷電電位數(shù)據(jù)仍小于斷電電位理想范圍，控制模塊控制輸出換向模塊進行換向，輸出換向模塊將第一導線與直流電源模塊的負極接通，將第二導線與直流電源模塊的正極接通；
[0035](7)輸出換向模塊換向后，控制模塊控制直流電源模塊逐步增大直流輸出電流，直至斷電電位數(shù)據(jù)達到斷電電位理想范圍；
[0036](8)若直流電源模塊直流輸出電流增加到額定最大值時，斷電電位數(shù)據(jù)仍然無法達到斷電電位理想范圍，控制模塊控制直流電源模塊進入安全保護模式，并將報警信息傳遞到顯示操作模塊發(fā)出報警信號。
[0037]優(yōu)選的是，步驟(2)之前，通過顯示操作模塊設定斷電電位測量允許偏差值，并將該參數(shù)傳遞到控制模塊；步驟(2)之后，控制測量模塊通過多組檢測元件組檢測到管道的多組電位數(shù)據(jù)，并將其都發(fā)送給控制模塊，控制模塊持續(xù)監(jiān)測每組電位數(shù)據(jù)中的斷電電位，當任意兩組電位數(shù)據(jù)中的斷電電位之間差值的絕對值大于斷電電位測量允許偏差值時，控制模塊控制直流電源模塊停止輸出，并將報警信息傳遞到顯示操作模塊發(fā)出報警信號。
[0038]優(yōu)選的是，交流電流測量控制模塊通過設置的電流表和電壓表分別測量交流旁路電容模塊的交流電流信息和電壓信息，交流旁路電容模塊設置的溫度傳感器將檢測到的溫度信息發(fā)送給交流電流測量控制模塊。
[0039]若接收到的交流電流信息、電壓信息和溫度信息中的任一項均未超過交流電流測量控制模塊內對應設置的電流閥值、電壓閥值或溫度閥值時，交流電流測量控制模塊控制其設置的選擇開關切換到正常排流分路。
[0040]若接收到的交流電流信息、電壓信息和