RU2642137C2 - Method of identification of source of ground currents - Google Patents
Method of identification of source of ground currents Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642137C2 RU2642137C2 RU2015149610A RU2015149610A RU2642137C2 RU 2642137 C2 RU2642137 C2 RU 2642137C2 RU 2015149610 A RU2015149610 A RU 2015149610A RU 2015149610 A RU2015149610 A RU 2015149610A RU 2642137 C2 RU2642137 C2 RU 2642137C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potential difference
- source
- stray current
- graph
- pipeline
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
Abstract
Description
Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызванной блуждающими токами, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности при эксплуатации подземных трубопроводов, в частности, при оценке опасности источника блуждающего тока, проведении электрометрических обследований, контроле и управлении работой средств электрохимической защиты.The invention relates to the field of protection of underground metal structures from corrosion caused by stray currents, and can be used in the oil and gas industry when operating underground pipelines, in particular, when assessing the danger of a stray current source, conducting electrometric examinations, monitoring and controlling the operation of electrochemical protection means .
Известны способы локализации источника блуждающего тока, оказывающего воздействие на магистральные трубопроводы [см. Патент РФ на изобретение №2473098; Рекомендации по электрическим измерениям и изысканиям. – М.: - ВНИИСТ, 1968. - 73 с.]. Однако в ряде случаев источник блуждающего тока связан с влиянием геомагнитных вариаций на металлический трубопровод, при этом непосредственно трубопровод участвует в генерации тока, поэтому указанными способами источник не может быть локализован и идентифицирован.Known methods of localization of the source of stray current that affects the pipelines [see RF patent for invention No. 2473098; Recommendations for electrical measurements and surveys. - M.: - VNIIST, 1968. - 73 p.]. However, in some cases, the source of stray current is associated with the influence of geomagnetic variations on the metal pipeline, while the pipeline itself is involved in the generation of current, therefore, the source cannot be localized and identified by these methods.
Известен способ идентификации геомагнитных источников блуждающего тока, заключающийся в синхронных измерениях электрических параметров трубопровода и величины напряженности магнитного поля Земли. В случае высокого коэффициента корреляции между массивами значений потенциала и значений напряженности поля Земли предполагают, что источник блуждающего тока относится к геомагнитному [см. Elias A.G., Silbergleit V.M. Strong geomagnetic disturbances and induced current on Earth surface / Progress in Electromagnetics Research Letters, Vol. 1, 139-148, 2008].A known method for identifying geomagnetic sources of stray current, which consists in synchronous measurements of the electrical parameters of the pipeline and the magnitude of the magnetic field of the Earth. In the case of a high correlation coefficient between arrays of potential values and values of the Earth's field strengths, it is assumed that the source of stray current is geomagnetic [see Elias A.G., Silbergleit V.M. Strong geomagnetic disturbances and induced current on Earth surface / Progress in Electromagnetics Research Letters, Vol. 1, 139-148, 2008].
К недостатку способа относят сложность его реализации, обусловленную необходимостью проведения специальных измерений магнитного поля Земли, которые, как правило, выполняются стационарными лабораториями метеоисследований.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, due to the need for special measurements of the Earth's magnetic field, which, as a rule, are performed by stationary meteorological research laboratories.
Известен способ идентификации неклассического геомагнитного источника блуждающего тока, по признакам единства источника блуждающего тока, воздействующего на участок трубопровода, определяемого по значению коэффициента корреляции между массивами потенциалов, измеренных синхронно в различных точках трубопровода, отсутствия точек стекания-натекания тока на границах участка, отсутствия в разности потенциалов труба-земля переменной составляющей с частотами, кратными промышленной частоте сети переменного тока [см. Фуркин А.В. Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные нефтегазопроводы. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Ухта - УГТУ. - 23 с.].There is a method of identifying a non-classical geomagnetic source of stray current, according to the signs of the unity of the stray current source acting on the pipeline section, determined by the value of the correlation coefficient between arrays of potentials, measured synchronously at different points of the pipeline, the absence of current runoff-leakage points at the boundaries of the section, the absence of difference potentials of the pipe-ground variable component with frequencies that are multiples of the industrial frequency of the AC network [see Furkin A.V. Improving methods for identifying and assessing the danger of stray current sources affecting oil and gas pipelines. Abstract of diss. Cand. tech. sciences. Ukhta - USTU. - 23 p.].
Недостатком способа является недостаточная достоверность при идентификации исследуемого источника блуждающего тока как геомагнитного. При этом существует риск неправильной идентификации источника блуждающего тока и, как следствие, принятие неправильных решений при эксплуатации трубопровода, что негативно влияет на безопасность его эксплуатации.The disadvantage of this method is the lack of reliability in the identification of the investigated source of stray current as geomagnetic. In this case, there is a risk of incorrect identification of the source of stray current and, as a consequence, the adoption of incorrect decisions during the operation of the pipeline, which negatively affects the safety of its operation.
Задачей изобретения является создание способа, позволяющего достоверно идентифицировать источник блуждающего тока и обоснованно относить его к категории неклассических, связанных с геомагнитными вариациями.The objective of the invention is to provide a method that can reliably identify the source of stray current and reasonably classify it as non-classical, associated with geomagnetic variations.
Технический результат - повышение достоверности способа идентификации источника блуждающего тока.EFFECT: increased reliability of a method for identifying a stray current source.
Задача решается тем, что в способе идентификаций источника блуждающего тока, заключающемся в отключении средств электрохимической защиты трубопровода, синхронном измерении разности потенциалов «труба-земля» по меньшей мере в двух точках обследуемого участка трубопровода, анализе графика изменения разности потенциалов во времени, идентификации источника блуждающего тока по признакам единства источника блуждающего тока, действующего на обследуемый участок, отсутствия в измеренной разности потенциала переменной составляющей с частотами, кратными промышленной частоте сети переменного тока, с целью повышения достоверности идентификации дополнительно определяют точки-экстремумы на графике изменения разности потенциалов во времени, определяют скорость нарастания разности потенциала до установления экстремального значения, определяют коэффициент корреляции между массивами значений экстремумов и скорости нарастания разности потенциалов, выполняют спектральный анализ графика разности потенциалов, при значении определяемого коэффициента корреляции по модулю более 0,9 и при частоте колебаний с наибольшей амплитудой от 0,0001 Гц до 0,001 Гц считают, что источник блуждающего тока связан с геомагнитными вариациями.The problem is solved in that in the method of identifying a source of stray current, which consists in turning off the means of electrochemical protection of the pipeline, synchronously measuring the potential difference "pipe-to-ground" at least at two points of the surveyed section of the pipeline, analyzing the graph of the potential difference over time, identifying the source of stray current according to the signs of the unity of the source of stray current acting on the examined area, the absence in the measured potential difference of the variable component with often In order to increase the reliability of identification, in multiples of the industrial frequency of the AC mains, additionally determine extrema points on the graph of the potential difference over time, determine the rate of rise of the potential difference until an extreme value is established, determine the correlation coefficient between arrays of extrema and the rate of rise of the potential difference, perform spectral analysis of the graph of the potential difference, with the value of the determined correlation coefficient modulo 0.9 and its oscillation frequency with the largest amplitude from 0.0001 Hz to 0.001 Hz believe that stray current source associated with geomagnetic variations.
На фиг. 1 показан фрагмент графиков, полученных по результатам измерения разности потенциалов «труба-земля» в двух точках трубопровода.In FIG. Figure 1 shows a fragment of graphs obtained by measuring the potential difference "pipe-to-ground" at two points in the pipeline.
На фиг. 2 показан пример определения экстремума и скорости нарастания разности потенциалов на фрагменте графика разности потенциалов «труба-земля».In FIG. Figure 2 shows an example of determining the extremum and the rate of rise of the potential difference on a fragment of the graph of the potential difference "pipe-ground".
На фиг. 3 показан пример зависимости между скоростью нарастания разности потенциалов и экстремальным значением потенциала для участка трубопровода, подверженного влиянию источника блуждающего тока, вызванного геомагнитными вариациями.In FIG. Figure 3 shows an example of the relationship between the rate of rise of the potential difference and the extreme value of the potential for a section of the pipeline subject to the influence of the stray current source caused by geomagnetic variations.
На фиг. 4 показан пример результатов расчета спектра колебаний для участка трубопровода, подверженного влиянию источника блуждающего тока, вызванного геомагнитными вариациями.In FIG. Figure 4 shows an example of the calculation of the spectrum of vibrations for a section of a pipeline subject to the influence of a stray current source caused by geomagnetic variations.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
С помощью методов электроизмерений определяют (локализуют) участок подземных трубопроводов, подверженный влиянию блуждающих токов. На выделенном участке трубопроводов отключают средства электрохимической защиты, по меньшей мере в двух точках устанавливают самопишущие приборы для измерения разности потенциалов «труба-земля». Включают приборы в режим измерения переменного тока и частоты переменного тока. При отсутствии в разности потенциалов труба-земля переменной составляющей с частотами, кратными промышленной частоте сети переменного тока, переключают приборы в режим измерения постоянного тока и выполняют синхронные измерения разности потенциалов в точках трубопровода. По результатам измерения строят графики изменения разности потенциалов во времени (фиг. 1). Рассчитывают коэффициент корреляции между массивами значений потенциалов, измеренных в различных точках. При значении коэффициента корреляции по модулю выше 0,9 на графиках разности потенциала определяют экстремумы и скорости изменения разности потенциалов, предшествующие этим экстремумам (фиг. 2). Определяют коэффициент корреляции между массивами экстремумов и скорости изменения разности потенциалов, предшествующей этим экстремумам. При значении коэффициента корреляции по модулю выше 0,9 (фиг. 3) выполняют спектральный анализ (фиг. 4), при частоте колебаний, соответствующей наибольшим амплитудам от 0,0001 Гц до 0,001 Гц, считают, что источник блуждающего тока связан с геомагнитными вариациями (фиг. 4).Using the methods of electrical measurements, they determine (localize) a section of underground pipelines that is subject to the influence of stray currents. On a selected section of pipelines, the means of electrochemical protection are turned off, at least at two points, recording instruments are installed to measure the potential difference "pipe-to-ground". Turn on instruments in the mode of measuring alternating current and frequency of alternating current. If there is no variable component in the pipe-ground potential difference with frequencies that are multiples of the industrial frequency of the alternating current network, the devices are switched to the direct current measurement mode and synchronous measurements of the potential difference at the points of the pipeline are performed. According to the measurement results build graphs of changes in the potential difference over time (Fig. 1). The correlation coefficient between arrays of potential values measured at various points is calculated. When the value of the correlation coefficient modulo exceeds 0.9 on the graphs of the potential difference determine the extrema and the rate of change of the potential difference preceding these extrema (Fig. 2). The correlation coefficient between the arrays of extrema and the rate of change of the potential difference preceding these extrema is determined. When the value of the correlation coefficient modulo is above 0.9 (Fig. 3), a spectral analysis is performed (Fig. 4), with a frequency of oscillations corresponding to the largest amplitudes from 0.0001 Hz to 0.001 Hz, it is believed that the source of stray current is associated with geomagnetic variations (Fig. 4).
ПримерExample
Системами дистанционного коррозионного мониторинга установлено, что на участок подземного магистрального газопровода 900-990 км действует неизвестный источник блуждающего тока. Действие источника определено по хаотичному изменению разности потенциалов «труба-земля». В ряде случаев разность потенциалов «труба-земля» переходит в анодную область значений, что несет риск коррозионного разрушения трубопроводов.Remote corrosion monitoring systems have established that an unknown source of stray current acts on a section of the underground gas main 900-990 km. The action of the source is determined by the chaotic change in the potential difference "pipe-to-ground." In some cases, the potential difference "pipe-to-ground" goes into the anode region of values, which carries the risk of corrosion damage to pipelines.
Отключают станции катодной защиты №11, 12 и 13, защищающие от коррозии указанный участок газопровода. Выбирают две точки измерения, расположенные в пределах локализованного участка: точка №1 - 905 км; точка №2 - 986 км (на данных точках установлены контрольно-измерительные пункты систем электрохимической защиты). Подключают вольтметр, например, Fluke79/29 к клеммам контрольно-измерительного пункта: одна клемма - трубопровод; вторая - электрод сравнения длительного действия. Переводят вольтметр в режим измерения напряжения переменного тока. В результате измерений устанавливают, что в измеряемой разности потенциалов на обеих точках отсутствует переменная составляющая с частотами кратными 50 Гц.The cathodic protection stations No. 11, 12 and 13 are turned off, which protect the specified section of the pipeline from corrosion. Choose two measurement points located within the localized area: point No. 1 - 905 km; point No. 2 - 986 km (at these points, control and measuring points of electrochemical protection systems are installed). Connect a voltmeter, for example, Fluke79 / 29 to the terminals of the control and measuring point: one terminal is a pipeline; the second is a long-acting reference electrode. The voltmeter is put into AC voltage measurement mode. As a result of the measurements, it is established that in the measured potential difference at both points there is no variable component with frequencies that are multiples of 50 Hz.
Подключают вольтметр, имеющий возможность работы в режиме самописца, например, типа Minilog, к клеммам контрольно-измерительных колонок в точках №1 и №2. Устанавливают текущее значение времени на самописцах и ставят в режим «Запись». По прошествии 8 ч отключают приборы и переносят данные из внутренней памяти самописцев в ЭВМ. На ЭВМ строят графики изменения разности потенциалов (U) во времени (t) (фиг. 1). Рассчитывают коэффициент корреляции между массивами значений потенциалов, измеренных в различных точках. Устанавливают, что значение коэффициента корреляции составляет - 0,94.A voltmeter is connected that can operate in a recorder mode, for example, of the Minilog type, to the terminals of the control and measuring columns at points No. 1 and No. 2. Set the current time value on the recorders and put in the "Record" mode. After 8 hours, the devices are turned off and data is transferred from the internal memory of the recorders to a computer. On a computer build graphs of changes in the potential difference (U) in time (t) (Fig. 1). The correlation coefficient between arrays of potential values measured at various points is calculated. It is established that the value of the correlation coefficient is 0.94.
На графиках разности потенциала определяют экстремумы и скорости изменения разности потенциалов (dU/dt), предшествующие этим экстремумам (фиг. 2). Для автоматического решения такой задачи применяют, например, функции табличного редактора MS Excel. Определяют, что коэффициент корреляции между массивами экстремумов и скорости изменения разности потенциалов, предшествующей этим экстремумам, составляет 0,95 (фиг. 3).On the graphs of the potential difference determine the extrema and the rate of change of the potential difference (dU / dt) preceding these extrema (Fig. 2). For automatic solution of such a problem, for example, the functions of the MS Excel spreadsheet editor are used. It is determined that the correlation coefficient between arrays of extrema and the rate of change of the potential difference preceding these extrema is 0.95 (Fig. 3).
При помощи специализированной программы, например, PAS Analysis Center, выполняют спектральный анализ зависимости изменения разности потенциалов во времени (фиг. 4). Устанавливают, что наибольшая амплитуда колебаний соответствует частотам менее 0,001 Гц. Таким образом, по совокупности признаков определяют, что источник блуждающего тока связан с геомагнитными вариациями. На основании этого вывода разрабатывают комплекс мероприятий, позволяющих безаварийно эксплуатировать трубопровод в условиях влияния геомагнитного источника, для данного примера устанавливались протекторы и электроизолирующие вставки, что позволило стабилизировать потенциал «труба-земля» в регламентируемом диапазоне.Using a specialized program, for example, PAS Analysis Center, a spectral analysis of the dependence of the variation of the potential difference over time is performed (Fig. 4). It is established that the largest vibration amplitude corresponds to frequencies of less than 0.001 Hz. Thus, according to the combination of features, it is determined that the source of stray current is associated with geomagnetic variations. Based on this conclusion, a set of measures is being developed that allows for the trouble-free operation of the pipeline under the influence of a geomagnetic source. For this example, protectors and electrical insulating inserts were installed, which made it possible to stabilize the pipe-to-ground potential in the regulated range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149610A RU2642137C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Method of identification of source of ground currents |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149610A RU2642137C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Method of identification of source of ground currents |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015149610A RU2015149610A (en) | 2017-05-24 |
| RU2642137C2 true RU2642137C2 (en) | 2018-01-24 |
Family
ID=58874000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149610A RU2642137C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Method of identification of source of ground currents |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642137C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111562423B (en) * | 2020-04-17 | 2022-08-05 | 北京市燃气集团有限责任公司 | Method and device for calculating influence range of subway stray current on buried pipeline |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330597A1 (en) * | 1985-08-07 | 1987-08-15 | Институт Геофизики И Инженерной Сейсмологии Ан Армсср | Method of geoelectric prospecting by means of stray currents |
| RU2287832C1 (en) * | 2005-07-26 | 2006-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Газприборавтоматика" | Device for measuring polarization potential of metallic underground structure in zone of effect of wandering currents |
| KR20090078515A (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-20 | (주)에이티티 | Method and apparatus for detecting electric leakage current generting position |
| RU2473098C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" | Method to detect location of stray current location |
| RU2012149599A (en) * | 2012-11-22 | 2014-05-27 | Юрий Анатольевич Королев | METHOD FOR NON-CONTACT DETERMINATION OF PLACES OF FLOWING VOLUME CURRENTS ON UNDERGROUND CURRENT CONDUCTING COMMUNICATIONS |
-
2015
- 2015-11-18 RU RU2015149610A patent/RU2642137C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330597A1 (en) * | 1985-08-07 | 1987-08-15 | Институт Геофизики И Инженерной Сейсмологии Ан Армсср | Method of geoelectric prospecting by means of stray currents |
| RU2287832C1 (en) * | 2005-07-26 | 2006-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Газприборавтоматика" | Device for measuring polarization potential of metallic underground structure in zone of effect of wandering currents |
| KR20090078515A (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-20 | (주)에이티티 | Method and apparatus for detecting electric leakage current generting position |
| RU2473098C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" | Method to detect location of stray current location |
| RU2012149599A (en) * | 2012-11-22 | 2014-05-27 | Юрий Анатольевич Королев | METHOD FOR NON-CONTACT DETERMINATION OF PLACES OF FLOWING VOLUME CURRENTS ON UNDERGROUND CURRENT CONDUCTING COMMUNICATIONS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015149610A (en) | 2017-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8310251B2 (en) | System for assessing pipeline condition | |
| CN104233314A (en) | Dynamic interference potential test system for buried pipeline | |
| CN101782621B (en) | Method and device for judging fault point locations in cable protective layer fault detection | |
| CN102495291A (en) | Impedance frequency response method for measuring corrosion state of grounding network of transformer substation | |
| US11435407B2 (en) | Device and method for enhancing accuracy of detecting leakage current | |
| CN103592529A (en) | Method for evaluating insulation aging of XLPE (cross linked polyethylene) cable based on low-temperature pulse | |
| CN111551790B (en) | Method and apparatus for determining elements of a dielectric equivalent circuit diagram for insulation of an electrical power system | |
| US10191114B2 (en) | System for analysis of partial discharge defects of gas insulated switchgear | |
| KR101738076B1 (en) | Partial discharge remote diagnosis system for displaying reliability of partial discharge diagnosis | |
| Kim et al. | A study on three dimensional assessment of the aging condition of polymeric medium voltage cables applying very low frequency (VLF) tan δ diagnostic | |
| JP6789872B2 (en) | Analytical methods, analyzers, and programs | |
| RU2642137C2 (en) | Method of identification of source of ground currents | |
| US5451862A (en) | System and method of use for conducting a neutral corrosion survey | |
| RU2645424C1 (en) | Method for steel pipelines polarisation potential measurement | |
| Xu et al. | Loss current studies of partial discharge activity | |
| CN103926494A (en) | Interference source determining method and device | |
| CA3040716A1 (en) | Method and apparatus for predicting life cycle of a splice | |
| US4982163A (en) | Method and a device for the determination of the condition of the insulation of an object coated with an electric insulation | |
| US20200264070A1 (en) | Continuous monitoring device for detecting defects in a section of piping and a monitoring system fitted with at least two monitoring devices | |
| JP6126372B2 (en) | Ground resistance meter, ground resistance measurement method, and program | |
| RU2641794C1 (en) | Method for determination of technical state of underground pipeline insulating coating | |
| RU2718711C1 (en) | Method of diagnosing insulating coating defects of pipelines | |
| Molnar-Matei et al. | New method for voltage sags characteristics detection in electrical networks | |
| RU2668352C1 (en) | Method of localization of pipeline section exposed geomagnetically induced stray currents | |
| RU2760101C2 (en) | Damage detection |