[發明專利]一種基于數值分析的金屬管道雜散電流預測方法

在審

• 申請號: 201611264810.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106777760A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 錢洲亥;沈曉明;祝酈偉;何為;楊帆;金東春;胡家元;周海飛;劉敏;陳建偉
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司電力科學研究院;國家電網公司;重慶大學;杭州意能電力技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙)33206
• 代理人: 張建青

1.一種基于數值分析的金屬管道雜散電流預測方法，包括以下步驟：

步驟一，對目標金屬管道與直流輸電系統接地極情況進行簡化處理；

步驟二，構建直流輸電系統接地極導致的金屬管道雜散電流的數學模型，當地電場處于穩態，同時管道陰極保護體系電位分布為穩定狀態，采用靜電場方程來描述；

步驟三，基于步驟二的數學模型，對金屬管道及直流輸電系統接地極的區域進行限制并確定相應的邊界條件；

步驟四，構建目標金屬管道的幾何模型，該幾何模型包括三個計算域，分別為接地極、土壤、金屬管道；

步驟五，利用所述的數學模型與幾何模型，使用數值模擬軟件進行模擬仿真，計算金屬管道雜散電流的大小。

2.根據權利要求1所述的金屬管道雜散電流預測方法，其特征在于，步驟一中的簡化處理如下：

1)直流輸電系統接地極的埋深對金屬管道電位、縱向電流及溢散電流的影響很小，忽略不計；

2)假設無窮遠處土壤邊界為自然電位，靠近接地極的邊界為絕緣面，對應的目標金屬管道的外線路電阻均為零，金屬管道表面光潔；

3)假設土壤區域相對管道的尺寸無限大，土壤中介質均勻且各向同性，土壤電導率和金屬管道在土壤介質中的極化曲線唯一。

3.根據權利要求1所述的金屬管道雜散電流預測方法，其特征在于，步驟二中的靜電場方程如下：

由于接地極以及金屬管道電位分布為靜電場，故只考慮麥克斯韋方程前兩項，即

$\left\{\begin{array}{c}\▿\·D={\mathrm{\ρ}}_t\\ \▿\×E=\frac{\∂B}{\∂t}\end{array}\right.$

其中ρ_t指空間中自由電荷的分布，在靜止狀態下，有此時電場特性方程為：

$\left\{\begin{array}{c}\▿\·D={\mathrm{\ρ}}_t\\ \▿\×E=0\end{array}\right.$

從而得到靜電場電勢基本微分方程：

${\▿}^2\mathrm{\φ}=-\frac{{\mathrm{\ρ}}_t}{\mathrm{\ϵ}}$

假設在求解區域內部沒有電荷分布，即系統內沒有電流的得失，也不存在遠點或者匯點，從而得到數學模型的控制方程如下，

$\▿\·\left(-\mathrm{\ϵ}\▿\mathrm{\φ}\right)=\▿\·\left(-\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\▿\mathrm{\φ}\right)=0$

式中：ε為金屬管道中所在介質的電導率，mA/m²；ρ為金屬管道中所在介質的電阻率，Ω·m；φ為電勢，V。