一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法

摘要

一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法，包括如下步骤：1）上电后对各个硬件接口电路进行初始化；2）启动液晶显示器的显示界面，同时扫描键盘是否有输入，若有则进入该模块对应的子程序；否则读取预设参数对系统输出进行控制；3）启动数据采集与运算模块，对外部信号进行采样，并经模拟滤波及数字滤波后得到接近实际运行参数的值，传递给闭环控制算法模块，用输出PWM信号对主功率管进行实时调节，影响套管的保护电位使其始终处于最佳范围；4）最后将需要显示的参数在LCD显示屏上不断刷新显示，每隔一段时间将运行过程中需要记录的参数存储在只读存储器ROM中，并同时将该参数发给远程监控中心；实现油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源的自动化运行，具有方法简单、控制方便的特点。

说明书

技术领域

本发明属于油井套管阴极保护技术领域，特别涉及一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法。

背景技术

应用脉冲恒电位电源输出脉冲电流对油井套管实施阴极保护可有效延长套管的保护深度，获得更均匀的保护电流密度分布，使其在套管阴极保护方面更有前途。现阶段，国内有的只是针对普通直流型恒电位仪的控制系统及方法，还没有出现一种专门针对脉冲恒电位电源的控制方法。

相比于普通直流型恒电位仪输出的是波形随时间变化不大的直流电流，脉冲恒电位电源输出的是波形随时间高速变化的脉冲电流，且脉冲电流的频率、幅值、占空比均随时间而实时变化，因此对脉冲恒电位电源的控制相比于普通直流型恒电位电源在控制的流程、策略及方法方面都提出了更高的要求。

普通恒电位仪参数的显示、存储及传输方案只需考虑输出电流、输出电压、套管电位等参数，而脉冲恒电位电源除了考虑以上参数，由于脉冲电流的幅值、频率、占空比等参数均对油井套管阴极保护效果有显著影响，所以还需考虑这些参数，这样就得专门设计一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法，基于二次逆变的油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制，自动检测外部反馈信号并经过运算生成控制信号驱动功率管工作，实现电源系统的自动化运行，同时扩展其他诸如显示、设置、数据传输功能，使其成为一个功能完备的智能化电源系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法，包括如下步骤：

步骤1）上电后对硬件初始化模块的各个硬件接口电路进行初始化；

步骤2）通过参数显示及设置模块启动液晶显示器的显示界面，同时扫描键盘是否有输入，若有则进入该模块对应的子程序；否则读取存储在ROM中的预设参数对系统输出进行控制，

步骤3）启动数据采集与运算模块，通过电流电压传感器对系统输出电流、电压及套管电位进行采样，并经模拟滤波及数字滤波后得到接近真实运行参数的值，并传递给闭环控制算法模块，闭环控制算法模块采用基于三层闭环控制策略的PID调节算法，用得到输出PWM信号对主功率管进行实时调节，影响套管的保护电位使其始终处于最佳范围；

步骤4）最后将需要显示的参数在LCD上不断刷新显示，每隔一段时间将运行过程中需要记录的参数存储在只读存储器ROM中，并同时将该参数发给远程监控中心。

所述硬件初始化包括对数据采集接口、液晶及键盘接口、存储器接口、RS485通讯接口、PWM信号输出接口的初始化。

所述参数显示及设置模块，包括对脉冲电流输出参数、时间、工作状态的显示，参数设置包括对脉冲的频率、幅值、占空比、保护电位的设置。

所述信号采集及运算模块，包括对电源输出电压、电源输出电流、套管实际电位、其他异常信号的采集，通过数字滤波算法得到接近实际的值，并将信号交由闭环控制算法模块处理。

所述闭环控制算法模块的控制策略采用三层闭环控制策略，通过对输出电流、输出电压、套管电位的比较判断出套管的保护效果，并输出控制PWM信号对其进行实时调节，确保套管的保护电位处于最佳状态。

所述数据存储与传输模块中采用ROM对数据进行存储，采用GPRS无线数据传输器对数据进行远程传输。

本发明的有益效果是：

本发明是一种基于二次逆变的油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法：

实现了脉冲恒电位电源系统的智能化运行，不需要人工过多干预，系统可自适应的调节输出参数以满足外界条件变化对油井套管保护电位的影响，始终使油井套管的保护处于最佳范围，使套管的阴极保护效果处于最佳状态。

系统功能完善，可通过主显示界面对运行状态及参数进行实时观察，同时利用只读存储器ROM对运行过程参数进行存储，即使突然停电，存储在ROM中的数据也不会丢失，同时利用GPRS无线数传系统将数据发送给远程监控中心，使得人们可以在  监控中心集中地监控各个油井套管的阴极保护过程，对建设数字化油田有重要意义。

可通过系统升级及控制算法优化的方式不断优化脉冲恒电位电源系统的整体性能，相对于硬件改造更节省成本，且方便快捷。

本发明一种基于二次逆变的油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法，具有运行可靠、界面友好、操作方便、功能完善、自动化及智能化的优点。

附图说明

图1是本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种油井套管阴极保护专用脉冲恒电位电源控制方法，包括如下步骤：

步骤1）上电后对硬件初始化模块的各个硬件接口电路进行初始化；

步骤2）通过参数显示及设置模块启动液晶显示器的显示界面，同时扫描键盘是否有输入，若有则进入该模块对应的子程序；否则读取存储在ROM中的预设参数对系统输出进行控制，

步骤3）启动数据采集与运算模块，通过电流电压传感器对系统输出电流、电压及套管电位进行采样，并经模拟滤波及数字滤波后得到接近真实运行参数的值，并传递给闭环控制算法模块，闭环控制算法模块采用基于三层闭环控制策略的PID调节算法，用得到输出PWM信号对主功率管进行实时调节，影响套管的保护电位使其始终处于最佳范围；

步骤4）最后将需要显示的参数在LCD上不断刷新显示，每隔一段时间将运行过程中需要记录的参数存储在只读存储器ROM中，并同时将该参数发给远程监控中心。

所述硬件初始化包括对数据采集接口、液晶及键盘接口、存储器接口、RS485通讯接口、PWM信号输出接口的初始化。

所述参数显示及设置模块，包括对脉冲电流输出参数、时间、工作状态的显示，参数设置包括对脉冲的频率、幅值、占空比、保护电位的设置。

所述信号采集及运算模块，包括对电源输出电压、电源输出电流、套管实际电位、其他异常信号的采集，通过数字滤波算法得到接近实际的值，并将信号交由闭环控制算法模块处理。

所述闭环控制算法模块的控制策略采用三层闭环控制策略，通过对输出电流、输出电压、套管电位的比较判断出套管的保护效果，并输出控制PWM信号对其进行实时调节，确保套管的保护电位处于最佳状态。

所述数据存储与传输模块中采用ROM对数据进行存储，采用GPRS无线数据传输器对数据进行远程传输。

参见图1，本发明的工作原理为：

在系统上电时首先对硬件接口电路进行初始化，紧接着在液晶上显示主控界面，同时扫描键盘是否有键按下，若有的话则利用中断进入键盘操作子程序，否则读取存储在ROM中的预设参数对系统输出进行控制，接下来启动数据采集单元，通过电流电压传感器对系统输出电流、电压及套管电位进行采样，并经模拟滤波及数字滤波后得到接近真实运行参数的值并传递给闭环控制算法模块，控制算法模块采用基于三层闭环控制策略的PID调节算法得到输出PWM信号对主功率管进行实时调节，影响套管的保护电位使其始终处于最佳范围，最后将需要显示的参数在LCD上不断刷新显示，每隔一段时间将运行过程中需要记录的参数存储在只读存储器ROM中，并同时将该参数通过RS485通讯接口及GPRS无线数据传输器发给远程监控中心。