埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法、装置及介质与流程

1.本公开涉及电力系统技术领域，特别涉及一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法、装置及介质。


背景技术：

2.当雷电冲击高压交流输电线路地线，或者杆塔处的绝缘子失效时，雷电流和工频故障电流会沿输电线路地线传导，并通过杆塔引下线和交流接地体流入大地，入地电流会对附近一定距离内的埋地管道造成强电冲击，造成管道防腐层损伤、烧蚀管壁，威胁管道运行安全。因此，需要设置埋地管道与交流接地体之间的距离为安全间距，以防止入地电流对管道造成损害。
3.目前，有一种安全间距的确定方法，以管道涂层电压是否超过一定阈值为判断准则，来确定埋地管道与交流接地之间的距离是否为安全距离。其中，管道涂层电压为管道外涂层结构的金属表面和与涂层外表面接触的土壤之间的电位差，当管道涂层电压超过阈值，则会对管道防腐层造成损坏。然而采用上述方法确定出的安全间距并不准确。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法、装置及介质，综合考虑了在雷电流冲击下和在故障电流冲击下的安全间距，保证了最终确定出的安全间距的准确性。
5.第一方面，提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，所述安全间距确定方法包括：
6.确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布；
7.根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距，所述第一管道涂层电压阈值为在所述雷电流冲击下，所述埋地管道的管道涂层电压阈值；
8.确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布；
9.根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距，所述第二管道涂层电压阈值为在所述故障电流冲击下，所述埋地管道的管道涂层电压阈值；
10.根据所述第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。
11.可选地，所述确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布，包括：
12.在所述埋地管道上选取多个第一测量点，所述多个第一测量点沿所述埋地管道的长度方向间隔布置；
13.确定在遭受所述雷电流冲击的各个时刻，所述多个第一测量点在各个雷电流频率下的涂层电压；
14.对于每个所述第一测量点，将所述第一测量点的多个涂层电压中的最大值作为对应的所述第一测量点的实际涂层电压值，所述多个涂层电压对应的时刻和频率中的至少一个不同；
15.根据所述多个第一测量点的实际涂层电压值，确定所述第一轴向分布。
16.可选地，所述在所述埋地管道上选取多个第一测量点，包括：
17.从所述雷电流所包含的频率中选取频率值最大的频率；
18.根据所述频率值最大的频率，分别计算所述雷电流在空气中和在土壤中传播时；
19.选取所述第一波长和所述第二波长中的最小值的六分之一作为第一目标长度；
20.根据所述第一目标长度将所述埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段所述子管道之间设有一个所述第一测量点。
21.可选地，所述确定在遭受雷电流冲击的各个时刻，所述多个第一测量点在各个频率的雷电流下的涂层电压，包括：
22.对于每个所述第一测量点，计算所述第一测量点在遭受所述雷电流冲击时的各个时刻、各个频率下，所述埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
23.根据所述土壤地电位升确定所述埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
24.根据所述土壤地电位升和金属管道电位，确定所述涂层电压。
25.可选地，所述根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距，包括：
26.根据所述第一轴向分布确定所述埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于所述第一管道涂层电压阈值；
27.若所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于所述第一管道涂层电压阈值，则增大所述埋地管道与交流接地体的间距，直至所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第一管道涂层电压阈值；
28.若所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第一管道涂层电压阈值时，则确定所述埋地管道与所述交流接地体的间距为所述第一安全间距。
29.可选地，所述第一管道涂层电压阈值为90kv，所述埋地管道的涂层包括依次位于管道表面的环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层。
30.可选地，所述确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布，包括：
31.在所述埋地管道上选取多个第二测量点，所述多个第二测量点沿所述埋地管道的长度方向间隔布置；
32.确定在遭受所述故障电流冲击时，所述多个第二测量点的涂层电压；
33.根据所述多个第二测量点的涂层电压，确定所述第二轴向分布。
34.可选地，所述在所述埋地管道上选取多个第二测量点，包括：
35.将所述埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段所述子管道之间设有一个所述第二测量点，每段所述子管道的长度为5～10m；
36.根据所述第二目标长度将所述埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段
所述子管道之间设有一个所述第二测量点。
37.可选地，所述确定在遭受所述故障电流冲击时，所述多个第二测量点的涂层电压，包括：
38.对于每个所述第二测量点，计算所述第二测量点在遭受所述故障电流冲击时，所述埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
39.根据所述土壤地电位升确定所述埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
40.根据所述土壤地电位升和金属管道电位，确定所述涂层电压。
41.可选地，所述根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距，包括：
42.根据所述第二轴向分布确定所述埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于所述第二管道涂层电压阈值；
43.若所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于所述第二管道涂层电压阈值，则增大所述埋地管道与交流接地体的最小间距，直至所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第二管道涂层电压阈值；
44.若所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第二管道涂层电压阈值时，则确定所述埋地管道与所述交流接地体的间距为所述第二安全间距。
45.可选地，所述第二管道涂层电压阈值根据以下公式确定：
[0046][0047]vm
＝v
test
；
[0048]
其中，v
test
为所述埋地管道的涂层漏点检测电压，单位为v，t为所述埋地管道外的涂层厚度，单位为mm，vm为所述第二管道涂层电压阈值，单位为v。
[0049]
可选地，所述根据所述第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距，包括：
[0050]
选取所述第一安全间距和所述第二安全间距中的最大值为所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。
[0051]
第二方面，提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置，所述安全间距确定装置包括：
[0052]
第一电压轴向分布模块，用于确定在雷电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布；
[0053]
第一安全间距确定模块，用于根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距；
[0054]
第二电压轴向分布模块，用于确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布；
[0055]
第二安全间距确定模块，用于根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距；
[0056]
安全间距确定模块，用于根据所述第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。
[0057]
第三方面，提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置，包括：
[0058]
处理器；
[0059]
用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0060]
其中，所述处理器被配置为执行如第一方面所述的安全间距确定方法。
[0061]
第四方面，提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非临时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如第一方面所述的安全间距确定方法。
[0062]
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0063]
通过提供一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，该方法通过确定在雷电流冲击下和在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布，从而可以得到在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道的一端至管道另一端的管道涂层电压。然后根据管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布以及管道涂层电压阈值，即可分别确定出在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道与交流接地体的安全间距，从而根据这两个安全间距确定出埋地管道与交流接地体最终的间距。上述方法综合考虑了在雷电流冲击下和在故障电流冲击下的安全间距，保证了最终确定出的安全间距的准确性。
附图说明
[0064]
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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。
[0065]
图1是本公开实施例提供的一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法的方法流程图；
[0066]
图2是本公开实施例提供的另一种埋地管道与交流接地体安全间距确定方法的方法流程图；
[0067]
图3是本公开实施例提供的一种高压交流输电线路和埋地管道的布局示意图；
[0068]
图4是本公开实施例提供的一种雷电流冲击高压交流输电线路铁塔顶部的示意图；
[0069]
图5是本公开实施例提供的一种故障电流在高压交流输电线路中流动方向示意图；
[0070]
图6是本公开实施例提供的一种步骤203的流程图；
[0071]
图7是本公开实施例提供的一种采用正向傅里叶变换进行频域计算的雷电流频率局部示意图；
[0072]
图8是本公开实施例提供的一种管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布示意图；
[0073]
图9是本公开实施例提供的一种步骤205的流程图；
[0074]
图10是本公开实施例提供的一种管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布示意图；
[0075]
图11是本公开实施例提供的另一种管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布示意图；
[0076]
图12是本公开实施例提供地一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置示
意图；
[0077]
图13是本公开实施例提供的一种第一电压轴向分布模块的结构示意图；
[0078]
图14是本公开实施例提供的一种第二电压轴向分布模块的结构示意图；
[0079]
图15是本公开实施例提供的另一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置的结构框图。
具体实施方式
[0080]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0081]
为了更好的理解本公开，以下简单说明下本公开的应用场景：
[0082]
高压交流输电线路遭受的雷电流是通过杆塔的接地装置泄入大地的，而接地装置包括交流接地体和接地引下线，接地引下线连接杆塔和交流接地体。高压交流输电线路包括导线和地线，其中导线用来传导电流、输送电能，地线架设在杆塔顶部与接地装置连接。当雷电冲击高压交流输电线路地线，或者杆塔处的绝缘子失效时，雷电流和工频故障电流会沿输电线路的地线传导，并通过杆塔引下线和交流接地体流入大地，入地电流会对附近一定距离内的埋地管道造成强电冲击，造成管道防腐层损伤、烧蚀管壁，威胁管道运行安全。因此，需要设置埋地管道与交流接地体之间的距离为安全间距，以防止入地电流对管道造成损害。
[0083]
本公开实施例提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，该安全间距确定方法可以适用于埋地管道埋地之前，或者交流接地体埋地之前。此时下述安全间距确定方法的各步骤中用于确定安全间距的参数均可以采用设计值。
[0084]
或者，该安全间距确定方法还可以适用于埋地管道与交流接地体设置好后，需要对埋地管道与交流接地体的间距进行测量调整的情况。此时下述安全间距确定方法的各步骤中用于确定安全间距的参数均可以采用实际获取到的参数值。
[0085]
图1是本公开实施例提供的一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法的方法流程图，如图1所示，该安全间距确定方法包括：
[0086]
步骤101、确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布。
[0087]
其中，管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布，即在雷电流冲击下，管道上多个轴向分布的测量点处的管道涂层电压的值。
[0088]
管道某点的涂层电压即为管道某点涂层外侧的土壤地电位升与涂层内侧的金属管道电位的差值。
[0089]
步骤102、根据第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在雷电流冲击下，埋地管道与交流接地体的第一安全间距。
[0090]
其中，第一管道涂层电压阈值为在雷电流冲击下，管道涂层破损时的管道涂层电压值。
[0091]
步骤103、确定在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布。
[0092]
其中，管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布，即在故障电流冲击下，管道上多
个轴向分布的测量点处的管道涂层电压。
[0093]
管道某点的涂层电压即为管道某点涂层外侧的土壤地电位升与涂层内侧的金属管道电位的差值。
[0094]
步骤104、根据第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在故障电流冲击下埋地管道与交流接地体的第二安全间距。
[0095]
其中，第二管道涂层电压阈值为在故障电流冲击下，管道涂层破损时的管道涂层电压值。
[0096]
步骤105、根据第一安全间距和第二安全间距确定埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0097]
本公开实施例提供的一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，通过确定在雷电流冲击下和在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布，从而可以得到在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道的一端至管道另一端的管道涂层电压。然后根据管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布以及管道涂层电压阈值，即可分别确定出在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道与交流接地体的安全间距，从而根据这两个安全间距确定出埋地管道与交流接地体最终的间距。上述方法综合考虑了在雷电流冲击下和在故障电流冲击下的安全间距，保证了最终确定出的安全间距的准确性。
[0098]
图2是本公开实施例提供的另一种埋地管道与交流接地体安全间距确定方法的方法流程图，如图2所示，该安全间距确定方法包括：
[0099]
步骤201、获取雷电流参数和故障电流参数。
[0100]
可选地，雷电流参数包括雷电流波形、雷电流幅值、雷电流冲击类型、雷电流冲击高压输电线路位置。可以通过手动输入参数的方式，获取雷电流参数。
[0101]
一、雷电流波形
[0102]
在本公开实施例中，雷电流波形选择的是双指数模型，其数学表达式为式(1)：
[0103]
i＝i0(e-αt-e-βt
)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0104]
其中，i表示雷电流，i0表示雷电流幅值，α为波前衰减系数，β为波尾衰减系数，t表示雷电流作用时间。
[0105]
示例性地，α＝14790，β＝1877833。
[0106]
我国电力系统输电线路防雷设计，例如，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范(gbt 50064-2014)；交流电气装置的过电压和绝缘配合(dl/t620-1997)；架空输电线路防雷导则(q gdw 11452-2015))中，取雷电流波形为2.6/50μs的双指数波防雷保护。
[0107]
二、雷电流幅值
[0108]
可选地，雷电流幅值可以按埋地管道所在地区的相关文献记载的数据进行选取。例如在本公开实施例中，取雷电流幅值为100ka。
[0109]
三、雷电流冲击类型
[0110]
雷电流冲击类型可以分为：感应雷过电压和直击雷过电压，感应雷过电压水平较低，一般只威胁到配电网。直击雷可直接击中杆塔、地线或相导线。雷电流冲击类型需根据实际情况进行确定。
[0111]
四、雷电流冲击高压输电线路位置
[0112]
在本公开实施例中，雷电流冲击高压输电线路的位置为铁塔a的顶部。
[0113]
图3是本公开实施例提供的一种高压交流输电线路和埋地管道的布局示意图，图3中示出了埋地管道11、第一输电线路12、第二输电线路13和第三输电线路14。图3中的i、ii、iii分别为三个局部放大示意图，其中，从局部放大示意图iii中可以看出，在第二输电线路12处设有一铁塔a。
[0114]
图4是本公开实施例提供的一种雷电流冲击高压交流输电线路铁塔顶部的示意图，如图4所示，本公开实施例确定的雷电流冲击高压输电线路的位置为铁塔a的顶部。
[0115]
结合图3，雷电流会沿铁塔a地杆塔引下线和交流接地体流入大地中。埋地管道11为距离交流接地体最近的管道。按原设计，交流接地体距埋地管道11的最近距离为5m。
[0116]
可选地，故障电流参数包括短路电流幅值、短路故障方式、来自高压交流输电线路两侧变电所的故障电流比例。
[0117]
一、短路电流幅值
[0118]
本公开实施例中的短路电流幅值需要根据短路电流的设计值、实际运行值以及未来扩容值来综合确定。
[0119]
在变电站的通用设计规范中规定：一般500kv母线的短路电流水平为63ka，220kv母线的短路电流水平为50ka，750kv和1000kv变电站内母线的短路电流水平一般也按63ka进行设计。此为短路电流的设计值。
[0120]
短路电流的实际运行值指输电线路实际运行期间发生短路时的短路电流的水平。由于输电线路在实际运行中有可能会接入新的用户，新用户的用电需求有可能超过原输电线路的输送能力，因此输电线路需要扩容。短路电流的未来扩容值即指输电线路扩容后相应的短路电流水平。
[0121]
短路电流的实际运行值和未来扩容值均可以通过输电线路运营、管理部门获取得到。
[0122]
可选地，可以选取短路电流的设计值、实际运行值以及未来扩容值中的最大值作为短路电流幅值。
[0123]
示例性地，本公开实施例中短路电流的设计值为50ka，实际运行值为30ka、未来扩容值为60ka，则可以选取60ka作为短路电流幅值。
[0124]
二、短路故障方式
[0125]
相关文献记载，电力系统中的几种短路故障方式所占比例为：三相短路3.1％、两相短路0.5％、两相接地短路7.5％、单相接地短路53.4％。其中单相接地短路故障方式所占比例最高。
[0126]
因此，在本公开实施例中，设置高压交流输电线路的短路故障方式为单相接地短路。
[0127]
三、来自高压交流输电线路两侧变电所的故障电流比例
[0128]
高压交流输电线路的两侧变电所存在两种方式提供总的故障电流。
[0129]
方式一是，一侧变电所为供源另一侧变电所为负载，则供源端变电所提供总故障电流，负载端变电所不贡献故障电流；
[0130]
方式二是，两侧的变电所均为供源端，则两侧变电所均对总故障电流有贡献，需根据实际输电线路的每侧变电所贡献故障电流数据确定。而每侧变电所贡献故障电流数据可以采用两种方式确定，第一种方式是根据输电线路运行阶段的实际故障电流大小确定，通
常可以从输电线路的运营单位获得，第二种方式是根据输电线路的设计参数确定，可以从输电线路的设计单位或输电线路的运营单位获得，应至少取得任一种方式的数据。
[0131]
图5是本公开实施例提供的一种故障电流在高压交流输电线路中流动方向示意图，如图5所示，本公开实施例中，三条高压交流输电线路总的故障电流提供方式相同，即一侧变电所为供源端变电所，另一侧变电所为负载端变电所，供源端变电所提供总故障电流，负载端变电所不贡献故障电流。
[0132]
其中x表示故障电流的流动方向。则来自高压交流输电线路供源端变电所的故障电流比例为100％。
[0133]
下表1是本公开实施例中，三条高压交流输电线路的短路电流形式及幅值，可供参考：
[0134]
表1
[0135][0136]
由上表1可知，在本公开实施例中，输电线路1的故障电流幅值取为50ka，输电线路2的故障电流幅值取为60ka，输电线路3的故障电流幅值取为30ka。三条输电线路的短路故障方式的主要形式为单相接地故障。
[0137]
步骤202、根据雷电流参数和故障电流参数，建立埋地管道和高压交流输电线路的三维模型。
[0138]
示例性地，步骤202还可以包括：
[0139]
第一步，获取高压交流输电线路的布局参数。
[0140]
其中，布局参数包括路由经纬度坐标、输电导线空间布局、杆塔结构、杆塔位置坐标和接地极布置。
[0141]
其中，路由经纬度坐标指高压交流输电线路的沿线在立体空间内的经纬度坐标。输电导线空间布局指输电线路相导线、地线相对于地面的高度以及各导线之间的相对水平间距。杆塔结构指杆塔的形状。杆塔位置坐标指杆塔的地理位置坐标，即杆塔塔脚中心点的经纬度坐标。接地极布置指每个杆塔接地极的的经纬度坐标和埋深。上述布局参数可以通过高压交流输电线路的设计图纸、竣工图纸及运营管理单位获取得到。
[0142]
第二步，获取埋地管道的三维坐标。
[0143]
其中，埋地管道的三维坐标包括经纬度坐标和空间高度(即距离地面的深度)。埋地管道的三维坐标参数可以通过管道施工图、竣工图或运营管理单位获取得到。
[0144]
第三步，根据高压交流输电线路的布局参数和埋地管道的三维坐标建立埋地管道和高压交流输电线路的三维模型。
[0145]
在本公开实施例中，可以通过各种具有建模功能的软件建立埋地管道和高压交流输电线路的三维模型，例如cad软件等。
[0146]
第四步，获取高压交流输电线路的电气参数、埋地管道的电气参数和土壤电阻率。
[0147]
高压交流输电线路的电气参数包括：输电导线材料的相对电阻率、相对磁导率和导线截面尺寸参数，铁塔材料的相对电阻率、相对磁导率和角钢截面尺寸参数，以及架空地线的相对电阻率、相对磁导率和横截面尺寸参数。
[0148]
其中，输电导线材料的相对电阻率指导体电阻率与退火铜电阻率的比值。相对磁导率指导体在空气中的磁导率与退火铜在真空中的磁导率的比值。铁塔材料的相对电阻率是指铁塔材料的电阻率与退火铜电阻率的比值。相对磁导率是指铁塔材料在空气中的磁导率与退火铜在真空中的磁导率的比值。架空地线的相对电阻率是指架空地线材料的电阻率与退火铜电阻率的比值。相对磁导率是指架空地线材料在空气中的磁导率与退火铜在真空中的磁导率的比值。
[0149]
下表2是本公开实施例提供的一种高压交流输电线路的电气参数表，可供参考：
[0150]
表2
[0151]
[0152][0153]
上述表2中示例性地示出了三条输电线路的电气参数。
[0154]
埋地管道的电气参数包括管道防腐层绝缘电阻、管道直径、管道壁厚、管道电阻率和磁导率。
[0155]
其中，管道防腐层绝缘电阻是指管道防腐层的电阻，可以通过电流表、电压表测量得到。管道电阻率是指管道材料的电阻与横截面积的乘积与长度的比值，管道磁导率是指管道材料的磁导率，这两个参数均为管道的固有属性，可以通过测量得到或者通过查询相关文献得到。
[0156]
示例性地，在本公开实施例中，管道防腐层即管道涂层可以为3pe涂层，其中，埋地管道的涂层包括依次位于管道表面的环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层。
[0157]
示例性地，管道防腐层绝缘电阻为1
×
105ω
·
m2，管道直径为管道壁厚为14.3mm，管道相对电阻率为10，相对磁导率300。
[0158]
示例性地，土壤电阻率为100ω
·
m，可以通过测量得到。
[0159]
第五步，将高压交流输电线路的电气参数、埋地管道的电气参数、土壤电阻率、雷电流参数和故障电流参数分别输入至高压交流输电线路和埋地管道的三维模型中。
[0160]
上述步骤202中的建立三维模型的作用在于实际模拟实际的埋地管道和交流接地体的位置关系，得到埋地管道和交流接地体的原设定间距。然后再将高压交流输电线路的电气参数、埋地管道的电气参数、土壤电阻率、雷电流参数和故障电流参数分别输入至高压交流输电线路和埋地管道的三维模型中，就可以实际模拟埋地管道和交流接地体在遭受雷电流冲击和故障电流冲击的情况。以便于后续确定埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0161]
步骤203、确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布。
[0162]
图6是本公开实施例提供的一种步骤203的流程图，如图6所示，步骤203可以包括：
[0163]
步骤2031、确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布。
[0164]
为了减少管道阻抗对计算结果产生的影响(即管道越长，阻抗越大)，提高计算精度。可以在埋地管道上选取多个第一测量点，以将管道进行分段。
[0165]
示例性地，步骤2031可以包括：
[0166]
第一步、从雷电流所包含的频率中选取频率值最大的频率。
[0167]
由于雷电流是多频谱的信号，包含的频率很多，某些频率所占比例非常小。如果计算所有频率下的响应，则计算工作量巨大，因此需要选取有代表性又不影响计算精度的频率。
[0168]
在本公开实施例中，可以先选取一组幅值和能量较大的雷电流频率进行计算。利用傅里叶变换推导出雷电流的频域表达式，再通过傅里叶逆变换得到时域中埋地管道上所遭受的雷电流的变化规律。
[0169]
标准雷电流波形为双指数形，参见上述式(1)。将公式(1)进行傅里叶变换，可以得到如下式(2)：
[0170][0171]
其中，i0表示雷电流幅值，α为波前衰减系数，β为波尾衰减系数，t表示雷电流作用时间，ω为角频率。
[0172]
不同角频率ω下的雷电流幅值为如下式(3)所示：
[0173][0174]
其中，m为式(2)的实部，n为式(2)的虚部，即下式(4)和下式(5)：
[0175][0176][0177]
通过上式(2)至上式(5)可以获得不同角频率下对应的雷电流幅值，对管道影响大的雷电流除了考虑幅值，还要考虑对应角频率下的雷电流的能量。雷电流的能量函数w参见下式(6)：
[0178][0179]
根据上式(6)可计算出雷电流各个角频率下的能量与雷电流总能量，从而可计算出各角频率下的能量占总能量的百分比。最后，能量占总能量的百分比大于90％以上对应的角频率，即为选定的用于后续计算的角频率ω。
[0180]
雷电角频率ω和频率f之间具有如下式(7)所述的关系：
[0181][0182]
通过上述式(7)则可获得后续计算所需的雷电流频率。
[0183]
图7是本公开实施例提供的一种采用正向傅里叶变换进行频域计算的雷电流频率局部示意图，如图7所示，在本公开实施例中，选取出了17个雷电流频率。其中，雷电流中的频率值最大频率为17.067mhz。
[0184]
对选定频率的雷电流进行如下式(8)的傅里叶逆变换，即可得到时域下的雷电流表达式i(t)，以用于后续计算：
[0185][0186]
其中，t表示时间，i(t)表示不同时刻下的雷电流幅值，ω表示角频率，i(ω)表示不同角频率下的雷电流幅值。
[0187]
第二步、根据频率值最大的频率，分别计算雷电流在空气中和在土壤中传播时的第一波长和第二波长。
[0188]
在本公开实施例中，可以根据以下公式(9)计算雷电流在空气中的第一波长λ1：
[0189]
λ1＝3
×
108/f0；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0190]
其中，f0为频率值最大的频率的频率值。
[0191]
在本公开实施例中，可以根据以下公式(10)计算雷电流在土壤中的第二波长λ2：
[0192][0193]
其中，f0为频率值最大的频率的频率值，ρ为土壤电阻率。
[0194]
第三步、选取第一波长和第二波长中的最小值的六分之一作为第一目标长度。
[0195]
在本公开实施例中，第一波长λ1＝(3*108)/(17.067*105)≈175.8m，第二波长
[0196]
其中，第一波长λ1大于第二波长λ2，则选取第二波长λ2的六分之一作为第一目标长度，即λ2/6＝1.81m。
[0197]
由于雷电流动路径既有空气中的铁塔和引下线，也有埋地的交流接地体，因此导体进行分段时，取其在空气中和在土壤中的波长的最小值。即本公开实施例管道分段的长度为1.81m。
[0198]
第四步、根据第一目标长度将埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段子管道之间设有一个第一测量点。
[0199]
也就是说，将管道划分为多段长度为1.81m的子管道，相邻两段子管道的交界处设有一个第一测量点。
[0200]
步骤2032、确定在遭受雷电流冲击的各个时刻，多个第一测量点在各个雷电流频率下的涂层电压。
[0201]
由于所有流入输电线路杆塔接地的雷电流都倾向于流回其远端的电流源端，因此其远端的电流源端可视为远地端，电势为零。这样雷电流引起管道某点管道涂层外侧土壤的地电位升即为引起管道涂层电压分布的驱动力，则管道某点的涂层电压即为管道某点涂层外侧的土壤地电位升与涂层内侧的金属管道电位的差值，土壤地电位升和金属管道电位均为相对于远地端的电位。
[0202]
示例性地，步骤2032可以包括：
[0203]
对于每个第一测量点，计算第一测量点在遭受雷电流冲击时的各个时刻、各个频率下，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
[0204]
根据土壤地电位升确定埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
[0205]
根据土壤地电位升和金属管道电位，确定涂层电压。
[0206]
其中，埋地管道涂层内侧即涂层与管道外壁接触的一侧，埋地管道涂层外侧即涂
层与外界土壤接触的一侧。
[0207]
可选地，在本公开实施例中，可以根据以下公式(11)以及上述公式(8)计算在测量点处，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升v(x)：
[0208]
v(x)＝i
t
×
(zm+ze+zs)；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0209]
其中，v(x)的单位为伏特，i
t
为在遭受雷电流冲击的某时刻t时，某频率f的雷电流，单位为安培，可以由上述公式(8)得到。zm为遭受雷电流冲击的输电线路杆塔的波阻抗，单位为欧姆，ze为遭受雷电流冲击的输电线路杆塔接地的等效接地电阻，单位为欧姆，zs为遭受雷电流冲击的交流接地体至紧邻管道涂层之间的土壤电阻，单位为欧姆。
[0210]
管道电位的驱动力是土壤地电位升，管道电位为土壤地电位升引起管道沿轴向的纵向电流与管道特征阻抗的乘积，则可以根据以下公式(12)计算在测量点处，埋地管道涂层内侧的金属管道电位v
p
：
[0211][0212]
其中，v
p
的单位为伏特，zc为埋地管道的管道涂层的阻抗，单位为欧姆，z
p
为埋地管道的特征阻抗，单位为欧姆。
[0213]
根据以下公式(13)计算在测量点处，埋地管道的管道涂层电压vc：
[0214]vc
＝v
x-v
p
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0215]
其中，vc的单位为伏特。
[0216]
步骤2033、对于每个第一测量点，将第一测量点的多个涂层电压中的最大值作为对应的第一测量点的实际涂层电压值。
[0217]
其中，多个涂层电压对应的时刻和频率中的至少一个不同。
[0218]
步骤2034、根据多个第一测量点的实际涂层电压值，确定第一轴向分布。
[0219]
示例性地，沿埋地管道的轴向确定出多个第一测量点的实际涂层电压值，即可绘制出埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布曲线。
[0220]
需要说明的是，本公开实施例中提供的多个第一测量点均为距交流接地体距离最近的紧邻管道上的测量点。
[0221]
步骤204、根据第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在雷电流冲击下，埋地管道与交流接地体的第一安全间距。
[0222]
其中，第一管道涂层电压阈值为在雷电流冲击下，埋地管道的管道涂层电压阈值。
[0223]
在本公开实施例中，第一管道涂层电压阈值为90kv，埋地管道的涂层具有三层结构，其中，埋地管道的涂层包括依次位于管道表面的环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层，厚度为2.2mm。
[0224]
示例性地，步骤204可以包括：
[0225]
第一步，根据第一轴向分布确定埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于第一管道涂层电压阈值。
[0226]
图8是本公开实施例提供的一种管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布示意图，此时埋地管道与交流接地体的间距为5m，如图8所示，图中横坐标为埋地管道的轴向长度，纵坐标为埋地管道的涂层电压，埋地管道轴向上最大涂层电压值为83.7kv。
[0227]
第二步，若埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于第一管道涂层电压阈值，则调
整埋地管道与交流接地体的间距，直至埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第一管道涂层电压阈值。
[0228]
在本公开实施例中，若埋地管道与交流接地体已经安装在地下，可以通过移动埋地管道或者移动交流接地体的位置，来调整埋地管道与交流接地体的间距。
[0229]
第三步，当埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第一管道涂层电压阈值时，确定埋地管道与交流接地体的间距为第一安全间距。
[0230]
图8中埋地管道轴向上的最大涂层电压值为83.7kv，小于第一管道涂层电压阈值为90kv。因此，可以确定此时埋地管道与交流接地体的间距即为第一安全间距，即第一安全间距为5m。
[0231]
步骤205、确定在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布。
[0232]
图9是本公开实施例提供的一种步骤205的流程图，如图9所示，步骤205可以包括：
[0233]
步骤2051、在埋地管道上选取多个第二测量点，多个第二测量点沿埋地管道的长度方向间隔布置。
[0234]
由于故障电流是工频为50hz的低频电流，无需考虑感抗影响，因此，无需像雷电流中选取多个第一测量点一样，选取频率最大值。可以直接人为设定多个第二测量点的间隔距离。
[0235]
示例性地，步骤2051可以包括：
[0236]
将埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段子管道之间设有一个第二测量点，每段子管道的长度为5～10m。
[0237]
由于埋地管道通常都是由一段段的管段焊接而成，每段管段的长度通常为10m。为保证测量精度，至少要保证在每个管段上都设置有一个第二测量点。但是若管道上的第二测量点的个数过多，又会导致后续计算各个第二测量点的涂层电压时，花费的时间过长。因此，在本公开实施例的一种实现方式中，可以将管道划分为多段长度为5m的子管道，第二测量点即位于每段子管道的交界处。此时，既可以保证测量精度，又可以保证后续计算各个第二测量点的涂层电压时花费的时间不会过长。
[0238]
步骤2052、确定在遭受故障电流冲击时，多个第二测量点的涂层电压。
[0239]
示例性地，步骤2052可以包括：
[0240]
第一步，对于每个第二测量点，计算第二测量点在遭受故障电流冲击时，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
[0241]
第二步、根据土壤地电位升确定埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
[0242]
第三步、根据土壤地电位升和金属管道电位，确定涂层电压。
[0243]
可选地，根据以下公式(14)计算在测量点处，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升v(l)；
[0244][0245]
其中，v(l)的单位为伏特，i0为遭受故障电流的交流接地体的入地故障电流，单位为安培，ρ为土壤电阻率，单位为欧姆
·
米，l为遭受故障电流的输电线路杆塔与第二测量点之间的距离，单位为米。l可以通过测量得到。
[0246]
根据以下公式(15)计算在测量点处，埋地管道涂层内侧的金属管道电位v
p
；
[0247][0248]
其中，v
p
的单位为伏特，rc为距遭受故障电流冲击的交流接地体的距离为l处的埋地管道的管道涂层的阻抗，单位为欧姆，r
p
为距遭受雷电流冲击的交流接地体的距离为l处的埋地管道的阻抗，单位为欧姆。
[0249]
根据以下公式(16)计算在测量点处，埋地管道的管道涂层电压vc：
[0250]vc
＝v
x-v
p
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0251]
其中，vc的单位为伏特。
[0252]
需要说明的是，本公开实施例中的多个第二测量点均为距交流接地体距离为l的紧邻管道上的测量点。
[0253]
步骤2053、根据多个第二测量点的涂层电压，确定第二轴向分布。
[0254]
示例性地，沿埋地管道的轴向确定出多个第二测量点的实际涂层电压值，即可绘制出埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布曲线。
[0255]
步骤206、根据第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在故障电流冲击下埋地管道与交流接地体的第二安全间距。
[0256]
其中，第二管道涂层电压阈值为在故障电流冲击下，埋地管道的管道涂层电压阈值。
[0257]
可选地，第二管道涂层电压阈值根据以下公式(17)确定：
[0258][0259]
其中，v
test
为埋地管道的涂层漏点检测电压，单位为伏特，t为埋地管道外的涂层厚度，单位为mm，vm为第二管道涂层电压阈值，单位为伏特。
[0260]
在本公开实施例中，考虑最严重的情况，即距发生故障杆塔的交流接地体处最近的管道表面存在涂层破损点，因冲击电流对涂层的冲击是多次、反复的，这种持续、多次的作用，有可能对涂层形成累加破坏作用，甚至造成涂层击穿，造成管壁熔化和穿孔。漏点处外露管壁金属表面，有可能在故障电流冲击下发生烧蚀，而引起管壁减薄。而确定管道防腐层是否存在漏点时的检测电压即为管道的涂层漏点检测电压。
[0261]
考虑到nace sp0177标准中，所提及的各涂层的阈值无依据，过于保守，按此值计算的安全间距，普遍大于目前现行标准的数值，无可操作性。因此，确定在故障电流冲击下，埋地管道的涂层漏点检测电压采用的是计算的方法，考虑最严重的情况，即距发生故障杆塔的交流接地体处最近的埋地管道表面存在涂层破损点，漏点处外露管壁金属表面，有可能在故障电流冲击下发生烧蚀，而引起管壁减薄。
[0262]
下表3是按此方法计算的不同厚度的3pe外防腐层在故障电流冲击下的第二管道涂层电压阈值：
[0263]
表3
[0264]
厚度(mm)2.02.22.52.73.03.23.7管道涂层电压阈值(kv)11.311.912.613.113.814.35.4
[0265]
本公开实施例，管道的3pe防腐层厚度为2.2mm，因此相应的在故障电流冲击下的第二管道涂层电压阈值为11.9kv。
[0266]
示例性地，步骤206可以包括：
[0267]
第一步，根据第二轴向分布确定埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于第二管道涂层电压阈值。
[0268]
图10是本公开实施例提供的一种管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布示意图，此时交流接地体与埋地管道上各第二测量点的间距为5m，如图10所示，埋地管道轴向上最大涂层电压值为15.6kv，大于本公开实施例中提供的第二涂层电压阈值11.9kv。
[0269]
第二步，若埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于第二管道涂层电压阈值，则增大埋地管道与交流接地体的最小间距，直至埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第二管道涂层电压阈值。
[0270]
示例性地，当埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于第二管道涂层电压阈值，可以增大埋地管道与交流接地体的间距。
[0271]
其中，在增大埋地管道与交流接地体的间距时，可以每次增加设定间距，例如0.1至0.5m，然后重新确定间距调整后，埋地管道轴向上的最大涂层电压值是否大于第二管道涂层电压阈值，若仍大于，则可以继续增加设定间距，设定间距的大小可以根据埋地管道轴向上最大涂层电压值超过第二管道涂层电压阈值的程度调整，如超过的程度比较大，则可以取较大的设定间距，如取为0.5m，如超过的程度比较小，则可以取较小的设定间距，如取为0.1m，直至埋地管道轴向上所有位置处的最大涂层电压值均小于第二管道涂层电压阈值。
[0272]
在本公开实施例中，可以通过移动交流接地体的位置，从而改变交流接地体与该第二测量点之间的间距。或者，也可以通过改变埋地管道的位置，从而改变交流接地体与该第二测量点之间的间距。
[0273]
第三步，若埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第二管道涂层电压阈值时，则确定埋地管道与交流接地体的间距为第二安全间距。
[0274]
图11是本公开实施例提供的另一种管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布示意图，此时，增大埋地管道与交流接地体的间距至12.5m，如图11所示，埋地管道轴向上最大涂层电压值为6.3kv，小于本公开实施例中提供的涂层电压阈值11.9kv，因此可以确定第二安全间距为12.5m。
[0275]
步骤207、根据第一安全间距和第二安全间距确定埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0276]
示例性地，步骤207可以包括：
[0277]
选取第一安全间距和第二安全间距中的最大值为埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0278]
在本公开实施例中，第一安全间距为5m，第二安全间距为12.5m，5m小于12.5m，因此可以选取第二安全间距为最终的安全间距。
[0279]
本公开实施例提供的一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，通过确定在雷电流冲击下和在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布，从而可以得到在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道的一端至管道另一端的管道涂
层电压。然后根据管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布以及管道涂层电压阈值，即可分别确定出在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道与交流接地体的安全间距，从而根据这两个安全间距确定出埋地管道与交流接地体最终的间距。上述方法综合考虑了在雷电流冲击下和在故障电流冲击下的安全间距，保证了最终确定出的安全间距的准确性。
[0280]
且上述方法从冲击电流侧和管道侧综合考虑了雷电流/故障电流、管道耐强电冲击强度、输电线路和管道的相对位置关系(即步骤202中的建立高压交流输电线路和埋地管道的三维模型)、输电线路故障方式(即单相接地故障)、输电线路故障电流特性(即短路电流)等因素的综合作用，在实际中具有极好的应用性。
[0281]
图12是本公开实施例提供的一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置示意图，如图12所示，安全间距确定装置1200包括第一电压轴向分布模块1210、第一安全间距确定模块1220、第二电压轴向分布模块1230、第二安全间距确定模块1240和安全间距确定模块1250。
[0282]
第一电压轴向分布模块1210，用于确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布。
[0283]
第一安全间距确定模块1220，用于根据第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在雷电流冲击下，埋地管道与交流接地体的第一安全间距。
[0284]
第二电压轴向分布模块1230，用于确定在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布。
[0285]
第二安全间距确定模块1240，用于根据第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在故障电流冲击下埋地管道与交流接地体的第二安全间距。
[0286]
安全间距确定模块1250，用于根据第一安全间距和第二安全间距确定埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0287]
图13是本公开实施例提供的一种第一电压轴向分布模块的结构示意图，如图13所示，第一电压轴向分布模块1210包括第一测量点选取子模块1211、第一涂层电压确定子模块1212、第一实际涂层电压确定子模块1213和第一轴向分布确定子模块1214。
[0288]
第一测量点选取子模块1211，用于在埋地管道上选取多个第一测量点，多个第一测量点沿埋地管道的长度方向间隔布置。
[0289]
第一涂层电压确定子模块1212，用于确定在遭受雷电流冲击的各个时刻，多个第一测量点在各个频率的雷电流下的涂层电压。
[0290]
第一实际涂层电压确定子模块1213，用于对于每个第一测量点，将第一测量点的多个涂层电压中的最大值作为对应的第一测量点的实际涂层电压值，多个涂层电压对应的时刻和频率中的至少一个不同。
[0291]
第一轴向分布确定子模块1214，用于根据多个第一测量点的实际涂层电压值，确定第一轴向分布。
[0292]
可选地，第一测量点选取子模块1211，用于：
[0293]
从雷电流所包含的频率中选取一个频率值最大的雷电流；
[0294]
分别计算频率值最大的雷电流，在空气中和在土壤中的第一波长和第二波长；
[0295]
选取第一波长和第二波长中的最小值的六分之一作为第一目标长度；
[0296]
根据第一目标长度将埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段子管道之
间设有一个第一测量点。
[0297]
可选地，第一涂层电压确定子模块1212，用于：
[0298]
对于每个第一测量点，计算第一测量点在遭受雷电流冲击时的各个时刻、各个频率下，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
[0299]
根据土壤地电位升确定埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
[0300]
根据土壤地电位升和金属管道电位，确定涂层电压。
[0301]
可选地，第一安全间距确定模块1220，用于：
[0302]
根据第一轴向分布确定埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于第一管道涂层电压阈值；
[0303]
若埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于第一管道涂层电压阈值，则调整埋地管道与交流接地体的间距，直至埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第一管道涂层电压阈值；
[0304]
当埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第一管道涂层电压阈值时，确定埋地管道与交流接地体的间距为第一安全间距。
[0305]
可选地，第一管道涂层电压阈值为90kv，埋地管道的涂层包括依次位于管道表面的环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层。
[0306]
图14是本公开实施例提供的一种第二电压轴向分布模块的结构示意图，如图14所示，第二电压轴向分布模块1230包括第二测量点选取子模块1231、第二涂层电压确定子模块1232和第二轴向分布确定子模块1233。
[0307]
第二测量点选取子模块1231，用于在埋地管道上选取多个第二测量点，多个第二测量点沿埋地管道的长度方向间隔布置；
[0308]
第二涂层电压确定子模块1232，用于确定在遭受故障电流冲击时，多个第二测量点的涂层电压；
[0309]
第二轴向分布确定子模块1233，用于根据多个第二测量点的涂层电压，确定第二轴向分布。
[0310]
可选地，第二测量点选取子模块1231用于：
[0311]
将埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段子管道之间设有一个第二测量点，每段子管道的长度为5～10m。
[0312]
可选地，第二涂层电压确定子模块1232用于，
[0313]
对于每个第二测量点，计算第二测量点在遭受故障电流冲击时，埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；
[0314]
根据土壤地电位升确定埋地管道涂层内侧的金属管道电位；
[0315]
根据土壤地电位升和金属管道电位，确定涂层电压。
[0316]
可选地，第二安全间距确定模块1240用于：
[0317]
根据第二轴向分布确定埋地管道轴向上最大涂层电压值是否大于第二管道涂层电压阈值；
[0318]
若埋地管道轴向上的最大涂层电压值大于第二管道涂层电压阈值，则调整埋地管道与交流接地体的最小间距，直至埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第二管道涂层电压阈值；
[0319]
若埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于第二管道涂层电压阈值时，则确定埋地管道与交流接地体的间距为第二安全间距。
[0320]
可选地，第二管道涂层电压阈值根据前述公式(17)确定。
[0321]
可选地，安全间距确定模块1250用于，选取第一安全间距和第二安全间距中的最大值为埋地管道与交流接地体的安全间距。
[0322]
需要说明的是：上述实施例提供的安全间距确定装置在确定安全间距时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的安全间距确定装置与安全间距确定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
[0323]
本公开实施例通过提供一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置，该装置通过确定在雷电流冲击下和在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布，从而可以得到在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道的一端至管道另一端的管道涂层电压。然后根据管道涂层电压沿埋地管道的轴向分布以及管道涂层电压阈值，即可分别确定出在雷电流冲击下和在故障电流冲击下，埋地管道与交流接地体的安全间距，从而根据这两个安全间距确定出埋地管道与交流接地体最终的间距。上述装置综合考虑了在雷电流冲击下和在故障电流冲击下的安全间距，保证了最终确定出的安全间距的准确性。
[0324]
图15是本公开实施例提供的另一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置的结构框图，如图15所示，在本公开实施例中，该安全间距确定装置为计算机设备，计算机设备150包括：处理器151和用于存储处理器可执行指令的存储器152。
[0325]
处理器151可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器151可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器151也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processing unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器151可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。
[0326]
存储器152可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器152还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器152中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器151所执行以实现本技术中方法实施例提供的安全间距确定方法。
[0327]
在一些实施例中，计算机设备150还可选包括有：外围设备接口153和至少一个外围设备。处理器151、存储器152和外围设备接口153之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口153相连。
[0328]
本领域技术人员可以理解，图15中示出的结构并不构成对计算机设备150的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
[0329]
本公开实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，该非临时性计算机可读存储介质存储有至少一条指令，至少一条由处理器加载并执行以实现上述实施例所述的安全间距确定方法。例如，计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0330]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0331]
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法，其特征在于，所述安全间距确定方法包括：确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布；根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距；确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布；根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距；根据所述第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。2.根据权利要求1所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布，包括：在所述埋地管道上选取多个第一测量点，所述多个第一测量点沿所述埋地管道的长度方向间隔布置；确定在遭受所述雷电流冲击的各个时刻，所述多个第一测量点在各个雷电流频率下的涂层电压；对于每个所述第一测量点，将所述第一测量点的多个涂层电压中的最大值作为对应的所述第一测量点的实际涂层电压值，所述多个涂层电压对应的时刻和频率中的至少一个不同；根据所述多个第一测量点的实际涂层电压值，确定所述第一轴向分布。3.根据权利要求2所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述在所述埋地管道上选取多个第一测量点，包括：从雷电流所包含的频率中选取频率值最大的频率；根据所述频率值最大的频率，分别计算所述雷电流在空气中和在土壤中传播时的第一波长和第二波长；选取所述第一波长和所述第二波长中的最小值的六分之一作为第一目标长度；根据所述第一目标长度将所述埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段所述子管道之间设有一个所述第一测量点。4.根据权利要求2所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述确定在遭受雷电流冲击的各个时刻，所述多个第一测量点在各个频率的雷电流下的涂层电压，包括：对于每个所述第一测量点，计算所述第一测量点在遭受所述雷电流冲击时的各个时刻、各个频率下，所述埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；根据所述土壤地电位升确定所述埋地管道涂层内侧的金属管道电位；根据所述土壤地电位升和金属管道电位，确定所述涂层电压。5.根据权利要求2所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距，包括：根据所述第一轴向分布确定所述埋地管道轴向上最大涂层电压值；
若所述最大涂层电压值大于所述第一管道涂层电压阈值，则增大所述埋地管道与交流接地体的最小间距，直至所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第一管道涂层电压阈值；若所述最大涂层电压值小于所述第一管道涂层电压阈值，则确定所述埋地管道与所述交流接地体的最小间距为所述第一安全间距。6.根据权利要求2所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述第一管道涂层电压阈值为90kv，所述埋地管道的涂层包括依次位于管道表面的环氧粉末层、胶粘剂层和聚乙烯层。7.根据权利要求1所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布，包括：在所述埋地管道上选取多个第二测量点，所述多个第二测量点沿所述埋地管道的长度方向间隔布置；确定在遭受所述故障电流冲击时，所述多个第二测量点的涂层电压；根据所述多个第二测量点的涂层电压，确定所述第二轴向分布。8.根据权利要求7所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述在所述埋地管道上选取多个第二测量点，包括：将所述埋地管道划分为依次连接的多段子管道，相邻两段所述子管道之间设有一个所述第二测量点，每段所述子管道的长度为5～10m。9.根据权利要求7所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述确定在遭受所述故障电流冲击时，所述多个第二测量点的涂层电压，包括：对于每个所述第二测量点，计算所述第二测量点在遭受所述故障电流冲击时，所述埋地管道涂层外侧的土壤地电位升；根据所述土壤地电位升确定所述埋地管道涂层内侧的金属管道电位；根据所述土壤地电位升和金属管道电位，确定所述涂层电压。10.根据权利要求7所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距，包括：根据所述第二轴向分布确定所述埋地管道轴向上最大涂层电压值；若所述最大涂层电压值大于所述第二管道涂层电压阈值，则增大所述埋地管道与交流接地体的最小间距，直至所述埋地管道轴向上的最大涂层电压值小于所述第二管道涂层电压阈值；若所述最大涂层电压值小于所述第二管道涂层电压阈值，则确定所述埋地管道与所述交流接地体的最小间距为所述第二安全间距。11.根据权利要求7所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述第二管道涂层电压阈值根据以下公式确定：v
m
＝v
test
；其中，v
test
为所述埋地管道的涂层漏点检测电压，单位为v，t为所述埋地管道外的涂层厚度，单位为mm，v
m
为所述第二管道涂层电压阈值，单位为v。12.根据权利要求1～11任一项所述的安全间距确定方法，其特征在于，所述根据所述
第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距，包括：选取所述第一安全间距和所述第二安全间距中的最大值为所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。13.一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置，其特征在于，所述安全间距确定装置包括：第一电压轴向分布模块，用于确定在雷电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第一轴向分布；第一安全间距确定模块，用于根据所述第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在所述雷电流冲击下，所述埋地管道与交流接地体的第一安全间距；第二电压轴向分布模块，用于确定在故障电流冲击下所述埋地管道的管道涂层电压沿所述埋地管道的第二轴向分布；第二安全间距确定模块，用于根据所述第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在所述故障电流冲击下所述埋地管道与交流接地体的第二安全间距；安全间距确定模块，用于根据所述第一安全间距和所述第二安全间距确定所述埋地管道与所述交流接地体的安全间距。14.一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定装置，其特征在于，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行如权利要求1至12任一项所述的安全间距确定方法。15.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非临时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至12任一项所述的安全间距确定方法。

技术总结
本公开提供了一种埋地管道与交流接地体的安全间距确定方法、装置及介质，属于电力系统技术领域。包括：确定在雷电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第一轴向分布；根据第一轴向分布以及第一管道涂层电压阈值，确定在雷电流冲击下，埋地管道与交流接地体的第一安全间距，第一管道涂层电压阈值为在雷电流冲击下，埋地管道的管道涂层电压阈值；确定在故障电流冲击下埋地管道的管道涂层电压沿埋地管道的第二轴向分布；根据第二轴向分布以及第二管道涂层电压阈值，确定在故障电流冲击下埋地管道与交流接地体的第二安全间距；根据第一安全间距和第二安全间距确定埋地管道与交流接地体的安全间距。该方法保证了最终确定出的安全间距的准确性。出的安全间距的准确性。出的安全间距的准确性。


技术研发人员：李建军 王杰 付平平 付伟 范琦
受保护的技术使用者：中国石油管道局工程有限公司 中国石油天然气管道工程有限公司
技术研发日：2020.09.08
技术公布日：2022/3/7