本發(fā)明涉及陰極保護領(lǐng)域，具體涉及一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、陰極保護是防止金屬腐蝕的重要手段，目前陰極保護技術(shù)分為犧牲陽極法和強制電流法，其中強制電流法保護效果好、保護范圍大，是陰極保護的重要手段，而恒電位儀是強制電流陰極保護中的重要設(shè)備，主要功能是按需求輸出一定的陰極保護電流，使被保護物的管地電位維持在-0.85v～-1.2v的陰極保護范圍內(nèi)，從而防止金屬物腐蝕。

2、如公告號為cn107632521b的專利公開了一種基于決策樹和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的恒電位儀控制方法，包括以下步驟：根據(jù)線路極化電位的分布，設(shè)置正向極化電壓平均值監(jiān)測點區(qū)域及監(jiān)測點相應(yīng)的閾值；通過網(wǎng)絡(luò)將采集的極化電位數(shù)據(jù)傳遞給恒電位儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；運用基于決策樹的恒電位儀控制策略，分析管道沿線各個位置處的雜散電流的特征屬性數(shù)據(jù)，由特征屬性訓(xùn)練數(shù)據(jù)生成決策樹，并通過特征屬性測試數(shù)據(jù)對決策樹進行裁剪生成目標(biāo)決策樹模型；利用生成的目標(biāo)決策樹模型對采集的數(shù)據(jù)分析處理；利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、記憶、訓(xùn)練和預(yù)測的功能，建立一個恒電位儀占空比預(yù)測模型，能夠?qū)O化電位控制在安全范圍內(nèi)，有效地防護雜散電流對于管道的腐蝕。

3、但目前的恒電位儀控制算法大多考慮單個恒電位儀的情況，而在長輸管道陰極保護和區(qū)域性陰極保護中往往需要多套恒電位儀配合使用，共同保護被保護物。在這種情況下需要考慮各個恒電位儀的出力分布，在實現(xiàn)被保護物良好陰極保護的同時，盡可能降低各個恒電位儀的輸出功率，提高多套恒電位儀系統(tǒng)的運行效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過優(yōu)化多套恒電位儀的輸出功率，提高多套恒電位儀協(xié)同控制時的工作效率。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化方法，對同時作用于被保護管道上以為被保護管道提供陰極保護電流的多套恒電位儀進行輸出優(yōu)化，包括以下步驟：

3、s1，分析各套恒電位儀的工作特性，確定各套恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間以及各套恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系；

4、s2，基于各套恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間，以各套恒電位儀的最小電流應(yīng)力為優(yōu)化目標(biāo)，對各套恒電位儀的移相角進行優(yōu)化，得到各套恒電位儀的最優(yōu)移相角模型以及輸出功率范圍；

5、s3，分析各套恒電位儀對于被保護管道的管地電位影響，基于所述管地電位影響，以預(yù)設(shè)管地電位作為等式約束條件，以各套恒電位儀的輸出功率范圍以及各套恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系作為不等式約束條件，以多套恒電位儀同時作用于被保護管道時的總輸出功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化多套恒電位儀的輸出功率，得到多套恒電位儀的最優(yōu)輸出功率組合；

6、s4，將所述最優(yōu)輸出功率組合中的各套恒電位儀的最優(yōu)輸出功率對應(yīng)代入各套恒電位儀的最優(yōu)移相角模型中，得到各套恒電位儀的最優(yōu)移相角，完成各套恒電位儀的優(yōu)化。

7、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

8、進一步，所述恒電位儀的輸出側(cè)采用雙有源橋變換器，所述雙有源橋變換器包括依次連接的原邊全橋電路、高頻變壓器和副邊全橋電路；

9、所述移相角包括原邊全橋電路的橋內(nèi)移相角以及所述原邊全橋電路與所述副邊全橋電路之間的橋間移相角。

10、進一步，在所述s1中，確定恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間具體為：

11、分析擴展移相控制下雙有源橋變換器的工作模式；

12、將雙有源橋變換器的輸出功率范圍最寬時所對應(yīng)的工作模式下的移相角范圍作為恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間；

13、其中，雙有源橋變換器的輸出功率范圍最寬時所對應(yīng)的工作模式下的移相角范圍為：0≤d1≤d2≤1；

14、具體的，d1為所述橋內(nèi)移相角，d2為所述橋間移相角。

15、進一步，在所述s1中，確定恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系具體為：

16、在雙有源橋變換器的輸出功率范圍最寬時所對應(yīng)的工作模式下，通過模態(tài)分析，得到恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系；其中，恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系為：

17、

18、具體的，p為恒電位儀的輸出功率標(biāo)幺值，k為恒電位儀的電壓傳輸比，u1為雙有源橋變換器的原邊電壓，pn為單移相控制下雙有源橋變換器的最大輸出功率，n為高頻變壓器的原副邊的匝比，r′為恒電位儀的輸出阻抗；恒電位儀的輸出功率標(biāo)幺值的表達式為：

19、p＝2(-d12-2d22+2d1d2-d1+2d2)。

20、進一步，在所述s2中，恒電位儀的最優(yōu)移相角模型具體為：

21、

22、恒電位儀的輸出功率范圍為：

23、

24、其中，p為恒電位儀的輸出功率標(biāo)幺值，k為恒電位儀的電壓傳輸比。

25、進一步，所述s3具體為：

26、s31，分析各套恒電位儀對于被保護管道的管地電位影響，得到各套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量；

27、s32，根據(jù)多套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量，構(gòu)建多套恒電位儀同時作用于被保護管道時多套恒電位儀的輸出功率與管地電位之間的關(guān)系模型；

28、s33，以預(yù)設(shè)管地電位作為等式約束條件，以各套恒電位儀的輸出功率范圍以及各套恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系作為不等式約束條件，以多套恒電位儀的總輸出功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，對所述關(guān)系模型進行優(yōu)化求解，得到多套恒電位儀的最優(yōu)輸出功率組合。

29、進一步，所述s31具體為：

30、s311，將多套恒電位儀的輸出電流均調(diào)整為0a，采集此時被保護管道的自然電位；

31、s312，將多套恒電位儀中的第i套恒電位儀的輸出電流調(diào)整為1a，將其他剩余恒電位儀的輸出電流調(diào)整為0a，采集此時第i套恒電位儀的輸出功率偏移以及在第i套恒電位儀作用下被保護管道的管地電位偏移；

32、s313，遍歷多套恒電位儀中的各套恒電位儀，采用所述s312的方法采集各套恒電位儀的輸出功率偏移以及在各套恒電位儀作用下被保護管道的管地電位偏移；

33、s314，將在各套恒電位儀作用下被保護管道的管地電位偏移對應(yīng)除以各套恒電位儀的輸出功率偏移，得到各套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量。

34、進一步，所述s32具體為：

35、s321，根據(jù)多套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量，構(gòu)建多套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量矩陣；

36、s322，構(gòu)建多套恒電位儀的輸出功率矩陣，根據(jù)多套恒電位儀的輸出功率矩陣、多套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量矩陣以及被保護管道的自然電位，構(gòu)建多套恒電位儀同時作用于被保護管道時多套恒電位儀的輸出功率與管地電位之間的關(guān)系模型；

37、其中，多套恒電位儀同時作用于被保護管道時多套恒電位儀的輸出功率與管地電位之間的關(guān)系模型為：

38、v＝v0+ept；

39、具體的，v為多套恒電位儀同時作用于被保護管道時被保護管道的管地電位，v0為被保護管道的自然電位，e為多套恒電位儀的單位輸出功率對管地電位的偏移量矩陣，p為多套恒電位儀的輸出功率矩陣，t表示矩陣的轉(zhuǎn)置。

40、進一步，在所述s3中，所述預(yù)設(shè)管地電位為-1v。

41、基于上述一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化方法，本發(fā)明還提供一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化系統(tǒng)。

42、一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化系統(tǒng)，對同時作用于被保護管道上以為被保護管道提供陰極保護電流的多套恒電位儀進行輸出優(yōu)化，包括以下模塊：

43、工作特性分析模塊，其用于分析各套恒電位儀的工作特性，確定各套恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間以及各套恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系；

44、移相角優(yōu)化模塊，其用于基于各套恒電位儀的移相角優(yōu)化區(qū)間，以各套恒電位儀的最小電流應(yīng)力為優(yōu)化目標(biāo)，對各套恒電位儀的移相角進行優(yōu)化，得到各套恒電位儀的最優(yōu)移相角模型以及輸出功率范圍；

45、輸出功率優(yōu)化模塊，其用于分析各套恒電位儀對于被保護管道的管地電位影響，基于所述管地電位影響，以預(yù)設(shè)管地電位作為等式約束條件，以各套恒電位儀的輸出功率范圍以及各套恒電位儀的電壓傳輸比與輸出功率標(biāo)幺值之間的關(guān)系作為不等式約束條件，以多套恒電位儀同時作用于被保護管道時的總輸出功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化多套恒電位儀的輸出功率，得到多套恒電位儀的最優(yōu)輸出功率組合；

46、移相角求解模塊，其用于將所述最優(yōu)輸出功率組合中的各套恒電位儀的最優(yōu)輸出功率對應(yīng)代入各套恒電位儀的最優(yōu)移相角模型中，得到各套恒電位儀的最優(yōu)移相角，完成各套恒電位儀的優(yōu)化。

47、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種多套恒電位儀輸出優(yōu)化方法及系統(tǒng)采用兩次優(yōu)化過程，分別對單套恒電位儀的移相角進行優(yōu)化和對多套恒電位儀的輸出功率組合進行優(yōu)化，在被保護管道的管地電位不超過陰極保護范圍的情況下，降低多套恒電位儀的電流應(yīng)力和總的輸出功率，以提升多套恒電位儀系統(tǒng)運行效率和可靠性，實現(xiàn)多套恒電位儀輸出優(yōu)化運行。