CN107863767B - 油气管道阀室接地保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气管道阀室接地保护装置，属于油气管道安全保障领域，用于对油气管道阀室进行接地保护。该装置包括：管地电位检测器、处理器和电压泄放器；管地电位检测器，用于检测油气管道与大地之间的电位差，并将测得的电位差值发送至处理器；处理器，用于接收电位差值，并在电位差值大于预设电位差阈值时，向电压泄放器发送合闸指令；电压泄放器，用于在接收到合闸指令后，接通油气管道与大地之间的导线，使油气管道与大地短接。本发明提供的油气管道阀室接地保护装置可以保证在超高压直流输电线路较大电流进入大地导致油气管道与大地间电位差过高时，油气管道与大地可以及时短接，以有效地保证油气管道阀室的安全性。

Description

油气管道阀室接地保护装置

技术领域

本发明涉及油气管道安全保障领域，特别涉及一种油气管道阀室接地保护装置。

背景技术

实际应用中，油气管道很可能位于超高压直流输电线路(以下简称输电线路)接地极影响范围内，在输电线路故障状态或设备检修时，会有较大的电流通过接地极进入大地，使得大地与油气管道之间出现较大的电位差。大地与油气管道之间存在较大的电位差会导致油气管道阀室中的管道及设备存在较大的放电打火以及燃烧爆炸的风险。

相关技术中，为了规避上述放电打火以及燃烧爆炸的风险，阀室中可以设置手动接地装置，当有较大的电流进入大地时，技术人员可以闭合上述手动接地装置，使得大地与油气管道短接，从而使得大地与油气管道的电位相等，以规避上述放电打火以及燃烧爆炸的风险。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

实际应用中，输电线路较大电流通过接地极进入大地很可能是突发的，不可预知的，在这种情况下，技术人员无法及时闭合上述手动接地装置，而即使电网公司提前通知会有较大电流进入大地，由于阀室一般位于野外，技术人员第一时间抵达阀室闭合上述手动接地装置也存在着较大的困难，因此，相关技术无法有效地规避上述放电打火以及燃烧爆炸的风险，安全性较低。

发明内容

为了解决现有技术安全性较低的问题，本发明实施例提供了一种油气管道阀室接地保护装置。所述油气管道阀室接地保护装置包括：管地电位检测器、处理器和电压泄放器；

所述管地电位检测器，用于检测油气管道与大地之间的电位差，并将测得的电位差值发送至所述处理器；

所述处理器，用于接收所述电位差值，并在所述电位差值大于预设电位差阈值时，向所述电压泄放器发送合闸指令；

所述电压泄放器，用于在接收到所述合闸指令后，接通所述油气管道与所述大地之间的导线，使所述油气管道与所述大地短接。

在第一种实施方式中，所述油气管道阀室接地保护装置还包括泄放电流检测器；

所述泄放电流检测器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的电流值发送至所述处理器；

所述处理器，还用于接收所述电流值，并在所述电流值小于预设电流值阈值时，向所述电压泄放器发送分闸指令；

所述电压泄放器，用于在接收到所述分闸指令后，断开所述油气管道与所述大地之间的导线。

在第二种实施方式中，所述管地电位检测器包括电压变换装置和电流互感器；

所述电压变换装置，用于将所述电位差转换为电流信号；

所述电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的电流值作为所述电位差值发送至所述处理器。

在第三种实施方式中，所述电流互感器包括第一子电流互感器和第二子电流互感器；

所述第一子电流互感器和所述第二子电流互感器串联，且所述第一子电流互感器的量程大于所述第二子电流互感器的量程；

所述第一子电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的第一电流值作为所述电位差值发送至所述处理器；

所述第二子电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的第二电流值作为所述电位差值发送至所述处理器；

所述处理器，用于在所述第一电流值处于所述第一子电流互感器量程范围内，且不处于所述第二子电流互感器量程范围内时，将所述第一电流值获取为所述电位差值；

所述处理器，用于在所述第二电流值处于所述第二子电流互感器量程范围内时，将所述第二电流值获取为所述电位差值。

在第四种实施方式中，所述泄放电流检测器包括第一泄放电流互感器和第二泄放电流互感器；

所述第一泄放电流互感器和所述第二泄放电流互感器串联，且所述第一泄放电流互感器的量程大于所述第二泄放电流互感器的量程；

所述第一泄放电流互感器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的第三电流值发送至所述处理器；

所述第二泄放电流互感器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的第四电流值发送至所述处理器；

所述处理器，用于在所述第三电流值处于所述第一泄放电流互感器量程范围内，且不处于所述第二泄放电流互感器量程范围内时，将所述第三电流值获取为所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流值；

所述处理器，用于在所述第四电流值处于所述第二泄放电流互感器量程范围内时，将所述第四电流值获取为所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流值。

在第五种实施方式中，所述电压泄放器包括中间继电器和直流接触器；

所述中间继电器分别与所述处理器和所述直流接触器连接，用于在接收到所述合闸指令后驱动所述直流接触器闭合，以接通所述油气管道与所述大地之间的导线，使所述油气管道与所述大地短接。

在第六种实施方式中，所述中间继电器，还用于在接收到所述分闸指令后驱动所述直流接触器断开，以断开所述油气管道与所述大地之间的导线。

在第七种实施方式中，所述油气管道阀室接地保护装置设置于密闭箱体内。

在第八种实施方式中，所述处理器包括模数转换组件、中央处理组件和数字输出组件；

所述模数转换组件分别与所述管地电位检测器和所述中央处理组件连接，用于将所述电位差值转化为数字电位差值，并用于将所述数字电位差值发送至所述中央处理组件，所述数字电位差值为数字信号；

所述中央处理组件与所述数字输出组件连接，用于接收所述数字电位差值，并用于在所述数字电位差值大于所述预设电位差阈值时，通过所述数字输出组件向所述电压泄放器发送所述合闸指令。

在第九种可能的实施方式中，所述模数转换组件还与所述泄放电流检测器连接；

所述模数转换组件，还用于将所述电流值转化为数字电流值，并用于将所述数字电流值发送至所述中央处理组件，所述数字电流值为数字信号

所述中央处理组件，还用于在所述数字电流值小于所述预设电流值阈值时，通过所述数字输出组件向所述电压泄放器发送所述分闸指令。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过提供设置有管地电位检测器、处理器和电压泄放器的油气管道阀室接地保护装置，其中管地电位检测器可以实时检测大地与油气管道之间的电位差，处理器可以在该电位差大于预设电位差阈值时控制电压泄放器接通油气管道与大地之间的导线，使油气管道与大地短接，从而保证了输电线路较大电流通过接地极进入大地导致油气管道与大地间电位差过高时，油气管道与大地可以及时短接，以有效地规避油气管道阀室在较大电流进入大地时的放电打火以及燃烧爆炸的风险，保证了油气管道阀室的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的油气管道阀室接地保护装置100的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的油气管道阀室接地保护装置100的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的管地电位检测器101的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的电流互感器1012的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的泄放电流检测器104的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的电压泄放器103的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的处理器102的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供了一种油气管道阀室接地保护装置100，如图1所示，该油气管道阀室接地保护装置100包括：管地电位检测器101、处理器102和电压泄放器 103。

该管地电位检测器101，用于检测油气管道与大地之间的电位差，并将测得的电位差值发送至该处理器102。

该处理器102，用于接收该电位差值，并在该电位差值大于预设电位差阈值时，向该电压泄放器103发送合闸指令。

该电压泄放器103，用于在接收到该合闸指令后，接通该油气管道与该大地之间的导线，使该油气管道与该大地短接。

在实际应用中，该管地电位检测器101可以包括两个探极，其中一个探极与大地连接，另一个探极与油气管道连接。该管地电位检测器101可以通过测量该两个探极之间的电位差以测量油气管道与大地之间的电位差。

需要说明的是，上述预设电位差阈值可以由技术人员预先进行设定，本发明对此不做具体限定。

综上所述，本实施例提供的设置有管地电位检测器、处理器和电压泄放器的油气管道阀室接地保护装置，其中管地电位检测器可以实时检测大地与油气管道之间的电位差，处理器可以在该电位差大于预设电位差阈值时控制电压泄放器接通油气管道与大地之间的导线，使油气管道与大地短接，从而保证了在输电线路较大电流通过接地极进入大地导致油气管道与大地间电位差过高时，油气管道与大地可以及时短接，以有效地规避油气管道阀室在较大电流进入大地时的放电打火以及燃烧爆炸的风险，保证了油气管道阀室的安全性。

进一步地，如图2所示，该油气管道阀室接地保护装置100还包括泄放电流检测器104。

该泄放电流检测器104，用于在该油气管道与该大地短接后，检测该油气管道与该大地之间的导线上的电流，并将测得的电流值发送至该处理器102；

该处理器102，还用于接收该电流值，并在该电流值小于预设电流值阈值时，向该电压泄放器103发送分闸指令；

该电压泄放器103，用于在接收到该分闸指令后，断开该油气管道与该大地之间的导线。

在实际应用中，为了保证油气管道免遭腐蚀，一般会对油气管道进行阴极保护，也即是给油气管道提供适当的直流电流。因此，在该油气管道与大地短接后，且该油气管道与大地之间的电位差值较小时，应当及时断开油气管道与大地之间的连接，以恢复油气管道的阴极保护。为了实现上述目的，本发明还可以在油气管道阀室接地保护装置100中设置泄放电流检测器104，该泄放电流检测器104可以与油气管道和大地之间的导线串联，以在油气管道与大地短接后，检测油气管道与大地之间的导线上的电流，当油气管道与大地之间的导线上的电流小于预设电流值阈值时，说明油气管道与大地之间的电位差较小，油气管道阀室已经没有放电打火和燃烧爆炸的风险了，此时，处理器102可以控制电压泄放器103断开油气管道与大地之间的导线，从而恢复油气管道的阴极保护。需要说明的是，上述预设电流值阈值可以由技术人员预先进行设定，本发明对此不做具体限定。

进一步地，如图3所示，该管地电位检测器101包括电压变换装置1011和电流互感器1012。

该电压变换装置1011，用于将该电位差转换为电流信号。

该电流互感器1012，用于测量该电流信号，并用于将测量得到的电流值作为该电位差值发送至该处理器102。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，上述电压变换装置1011可以将该电位差转化为±10mA范围内电流信号。

进一步地，如图4所示，该电流互感器1012包括第一子电流互感器10121 和第二子电流互感器10122。

该第一子电流互感器10121和该第二子电流互感器10122串联，且该第一子电流互感器10121的量程大于该第二子电流互感器10122的量程。

该第一子电流互感器10121，用于测量该电流信号，并用于将测量得到的第一电流值作为该电位差值发送至该处理器102。

该第二子电流互感器10122，用于测量该电流信号，并用于将测量得到的第二电流值作为该电位差值发送至该处理器102。

该处理器102，用于在该第一电流值处于该第一子电流互感器10121量程范围内，且不处于该第二子电流互感器10122量程范围内时，将该第一电流值获取为该电位差值。

该处理器102，用于在该第二电流值处于该第二子电流互感器10122量程范围内时，将该第二电流值获取为该电位差值。

实际应用中，电流互感器的量程可以有很多种，其中，量程较大的电流互感器能测量较大的电流，但是对于较小的电流而言，其测量误差较大，量程较小的电流互感器无法测量较大的电流，但是其对于较小的电流测量精确度较高。因此，为了保证一方面可以测得较大的电流值，另一方面使得较小的电流值测量结果较为精确，本发明可以提供两个量程不同的子电流互感器，分别为第一子电流互感器10121和第二子电流互感器10122，第一子电流互感器10121和第二子电流互感器10122分别将自身测得的电流值发送至处理器102中，处理器 102根据接收到的两个电流值以及第一子电流互感器10121和第二子电流互感器10122的量程最终确定采纳的电流值。

进一步地，如图5所示，该泄放电流检测器104包括第一泄放电流互感器 1041和第二泄放电流互感器1042。

该第一泄放电流互感器1041和该第二泄放电流互感器1042串联，且该第一泄放电流互感器1041的量程大于该第二泄放电流互感器1042的量程。

该第一泄放电流互感器1041，用于在该油气管道与该大地短接后，检测该油气管道与该大地之间的导线上的电流，并将测得的第三电流值发送至该处理器102。

该第二泄放电流互感器1042，用于在该油气管道与该大地短接后，检测该油气管道与该大地之间的导线上的电流，并将测得的第四电流值发送至该处理器102。

该处理器102，用于在该第三电流值处于该第一泄放电流互感器1041量程范围内，且不处于该第二泄放电流互感器1042量程范围内时，将该第三电流值获取为该油气管道与该大地之间的导线上的电流值。

该处理器102，用于在该第四电流值处于该第二泄放电流互感器1042量程范围内时，将该第四电流值获取为该油气管道与该大地之间的导线上的电流值。

与上述管地电位检测器101的电流互感器1012同理地，为了保证一方面可以测得较大的电流值，另一方面使得较小的电流值测量结果较为精确，本发明可以为泄放电流检测器104设置两个量程不同的泄放电流互感器，分别为第一泄放电流互感器1041和第二泄放电流互感器1042，本发明对此不再赘述。

进一步地，如图6所示，该电压泄放器103包括中间继电器1031和直流接触器1032。

该中间继电器1031分别与该处理器102和该直流接触器1032连接，用于在接收到该合闸指令后驱动该直流接触器1032闭合，以接通该油气管道与该大地之间的导线，使该油气管道与该大地短接。

在实际应用中，在接收到合闸指令后，中间继电器1031闭合，从而带动直流接触器1032闭合，该直流接触器1032设置于油气管道与大地之间的导线上，当其闭合时，油气管道与大地之间的导线接通，从而使得油气管道与大地短接。

进一步地，该中间继电器1031，还用于在接收到该分闸指令后驱动该直流接触器1032断开，以断开该油气管道与该大地之间的导线。

与接收到合闸指令相反地，在接收到分闸指令后，中间继电器1031断开，从而带动直流接触器1032断开，该直流接触器1032设置于油气管道与大地之间的导线上，当其断开时，油气管道与大地之间的导线断开。

可选地，该油气管道阀室接地保护装置100设置于密闭箱体内。

由于该油气管道阀室接地保护装置100设置于油气管道阀室中，而油气管道阀室的空气中很可能含有天然气等易燃易爆气体，因此，若油气管道阀室中出现电火花放电就很可能会爆炸。为了避免油气管道阀室爆炸，本发明可以将油气管道阀室接地保护装置100设置于密闭箱体内，以防止油气管道阀室接地保护装置100产生的电火花与箱体外的易燃易爆气体接触。需要说明的是，在实际应用中，该密闭箱体可以为金属箱体。

进一步地，如图7所示，该处理器102包括模数转换组件1021、中央处理组件1022和数字输出组件1023。

该模数转换组件1021分别与该管地电位检测器101和该中央处理组件1022 连接，用于将该电位差值转化为数字电位差值，并用于将该数字电位差值发送至该中央处理组件1022，该数字电位差值为数字信号。

该中央处理组件1022与该数字输出组件1023连接，用于接收该数字电位差值，并用于在该数字电位差值大于该预设电位差阈值时，通过该数字输出组件1023向该电压泄放器103发送该合闸指令。

进一步地，该模数转换组件1021还与该泄放电流检测器104连接。

该模数转换组件1021，还用于将该电流值转化为数字电流值，并用于将该数字电流值发送至该中央处理组件1211，该数字电流值为数字信号。

该中央处理组件1022，还用于在该数字电流值小于该预设电流值阈值时，通过该数字输出组件向该电压泄放器103发送该分闸指令。

在本发明的一个实施例中，该处理器102还可以包括存储器和数字输入组件。该存储器可以将电位差值，泄放电流值以及对应的测量时间存储起来，方便技术人员查询。在实际应用中，本发明提供的油气管道阀室接地保护装置100 还可以包括至少一个物理按键，技术人员可以通过按压上述物理按键使油气管道阀室接地保护装置100执行某项任务，如合闸任务，分闸任务等，处理器102 中的数字输入组件可以在技术人员按压油气管道阀室接地保护装置100的物理按键后，将该物理按键对应的命令输入至上述中央处理组件1022中。

本发明提供的油气管道阀室接地保护装置100可用于对油气管道阀室进行接地保护，下面，本发明将以图1、图2所示的油气管道阀室接地保护装置为例，对本发明提供的油气管道阀室接地保护装置100的使用方法做简要说明，具体地，该使用方法可以为：

将管地电位检测器的两个探极中的一个与大地连接，另一个与油气管道连接，当管地电位检测器测得的电位差值大于预设电位差阈值时，处理器控制电压泄放器合闸，使油气管道与大地短接，而后泄放电流检测器检测油气管道与大地之间的电流，当测得的电流值小于预设电流值阈值时，处理器控制电压泄放器分闸，使油气管道与大地之间的连接断开，以恢复油气管道的阴极保护。

综上所述，本实施例提供的设置有管地电位检测器、处理器和电压泄放器的油气管道阀室接地保护装置，其中管地电位检测器可以实时检测大地与油气管道之间的电位差，处理器可以在该电位差大于预设电位差阈值时控制电压泄放器接通油气管道与大地之间的导线，使油气管道与大地短接，从而保证了在输电线路较大电流通过接地极进入大地导致油气管道与大地间电位差过高时，油气管道与大地可以及时短接，以有效地规避油气管道阀室在较大电流进入大地时的放电打火以及燃烧爆炸的风险，保证了油气管道阀室的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述油气管道阀室接地保护装置包括：管地电位检测器、处理器和电压泄放器；

所述管地电位检测器，用于检测油气管道与大地之间的电位差，并将测得的电位差值发送至所述处理器；

所述处理器，用于接收所述电位差值，并在所述电位差值大于预设电位差阈值时，向所述电压泄放器发送合闸指令；

所述电压泄放器，用于在接收到所述合闸指令后，接通所述油气管道与所述大地之间的导线，使所述油气管道与所述大地短接；

所述管地电位检测器包括电压变换装置和电流互感器；

所述电压变换装置，用于将所述电位差转换为电流信号；

所述电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的电流值作为所述电位差值发送至所述处理器；

所述电流互感器包括第一子电流互感器和第二子电流互感器；

所述第一子电流互感器和所述第二子电流互感器串联，且所述第一子电流互感器的量程大于所述第二子电流互感器的量程；

所述第一子电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的第一电流值作为所述电位差值发送至所述处理器；

所述第二子电流互感器，用于测量所述电流信号，并用于将测量得到的第二电流值作为所述电位差值发送至所述处理器；

所述处理器，用于在所述第一电流值处于所述第一子电流互感器量程范围内，且不处于所述第二子电流互感器量程范围内时，将所述第一电流值获取为所述电位差值；

所述处理器，用于在所述第二电流值处于所述第二子电流互感器量程范围内时，将所述第二电流值获取为所述电位差值。

2.根据权利要求1所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述油气管道阀室接地保护装置还包括泄放电流检测器；

所述泄放电流检测器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的电流值发送至所述处理器；

所述处理器，还用于接收电流值，并在电流值小于预设电流值阈值时，向所述电压泄放器发送分闸指令；

所述电压泄放器，用于在接收到所述分闸指令后，断开所述油气管道与所述大地之间的导线。

3.根据权利要求2所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述泄放电流检测器包括第一泄放电流互感器和第二泄放电流互感器；

所述第一泄放电流互感器和所述第二泄放电流互感器串联，且所述第一泄放电流互感器的量程大于所述第二泄放电流互感器的量程；

所述第一泄放电流互感器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的第三电流值发送至所述处理器；

所述第二泄放电流互感器，用于在所述油气管道与所述大地短接后，检测所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流，并将测得的第四电流值发送至所述处理器；

所述处理器，用于在所述第三电流值处于所述第一泄放电流互感器量程范围内，且不处于所述第二泄放电流互感器量程范围内时，将所述第三电流值获取为所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流值；

所述处理器，用于在所述第四电流值处于所述第二泄放电流互感器量程范围内时，将所述第四电流值获取为所述油气管道与所述大地之间的导线上的电流值。

4.根据权利要求2所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述电压泄放器包括中间继电器和直流接触器；

所述中间继电器分别与所述处理器和所述直流接触器连接，用于在接收到所述合闸指令后驱动所述直流接触器闭合，以接通所述油气管道与所述大地之间的导线，使所述油气管道与所述大地短接。

5.根据权利要求4所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述中间继电器，还用于在接收到所述分闸指令后驱动所述直流接触器断开，以断开所述油气管道与所述大地之间的导线。

6.根据权利要求1所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述油气管道阀室接地保护装置设置于密闭箱体内。

7.根据权利要求2所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述处理器包括模数转换组件、中央处理组件和数字输出组件；

所述模数转换组件分别与所述管地电位检测器和所述中央处理组件连接，用于将所述电位差值转化为数字电位差值，并用于将所述数字电位差值发送至所述中央处理组件，所述数字电位差值为数字信号；

所述中央处理组件与所述数字输出组件连接，用于接收所述数字电位差值，并用于在所述数字电位差值大于预设电位差阈值时，通过所述数字输出组件向所述电压泄放器发送所述合闸指令。

8.根据权利要求7所述的油气管道阀室接地保护装置，其特征在于，所述模数转换组件还与所述泄放电流检测器连接；

所述模数转换组件，还用于将所述电流值转化为数字电流值，并用于将所述数字电流值发送至所述中央处理组件，所述数字电流值为数字信号

所述中央处理组件，还用于在所述数字电流值小于预设电流值阈值时，通过所述数字输出组件向所述电压泄放器发送所述分闸指令。