一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法
【專利摘要】一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，包括如下步驟：1）上電后對各個硬件接口電路進行初始化；2）啟動液晶顯示器的顯示界面，同時掃描鍵盤是否有輸入，若有則進入該模塊對應的子程序；否則讀取預設參數(shù)對系統(tǒng)輸出進行控制；3）啟動數(shù)據(jù)采集與運算模塊，對外部信號進行采樣，并經(jīng)模擬濾波及數(shù)字濾波后得到接近實際運行參數(shù)的值，傳遞給閉環(huán)控制算法模塊，用輸出PWM信號對主功率管進行實時調(diào)節(jié)，影響套管的保護電位使其始終處于最佳范圍；4）最后將需要顯示的參數(shù)在LCD顯示屏上不斷刷新顯示，每隔一段時間將運行過程中需要記錄的參數(shù)存儲在只讀存儲器ROM中，并同時將該參數(shù)發(fā)給遠程監(jiān)控中心；實現(xiàn)油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源的自動化運行，具有方法簡單、控制方便的特點。
【專利說明】一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于油井套管陰極保護【技術領域】，特別涉及一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法。

【背景技術】
[0002]應用脈沖恒電位電源輸出脈沖電流對油井套管實施陰極保護可有效延長套管的保護深度，獲得更均勻的保護電流密度分布，使其在套管陰極保護方面更有前途?，F(xiàn)階段，國內(nèi)有的只是針對普通直流型恒電位儀的控制系統(tǒng)及方法，還沒有出現(xiàn)一種專門針對脈沖恒電位電源的控制方法。
[0003]相比于普通直流型恒電位儀輸出的是波形隨時間變化不大的直流電流，脈沖恒電位電源輸出的是波形隨時間高速變化的脈沖電流，且脈沖電流的頻率、幅值、占空比均隨時間而實時變化，因此對脈沖恒電位電源的控制相比于普通直流型恒電位電源在控制的流程、策略及方法方面都提出了更高的要求。
[0004]普通恒電位儀參數(shù)的顯示、存儲及傳輸方案只需考慮輸出電流、輸出電壓、套管電位等參數(shù)，而脈沖恒電位電源除了考慮以上參數(shù)，由于脈沖電流的幅值、頻率、占空比等參數(shù)均對油井套管陰極保護效果有顯著影響，所以還需考慮這些參數(shù)，這樣就得專門設計一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，基于二次逆變的油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制，自動檢測外部反饋信號并經(jīng)過運算生成控制信號驅(qū)動功率管工作，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的自動化運行，同時擴展其他諸如顯示、設置、數(shù)據(jù)傳輸功能，使其成為一個功能完備的智能化電源系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，包括如下步驟:
步驟1)上電后對硬件初始化模塊的各個硬件接口電路進行初始化；
步驟2)通過參數(shù)顯示及設置模塊啟動液晶顯示器的顯示界面，同時掃描鍵盤是否有輸入，若有則進入該模塊對應的子程序；否則讀取存儲在中的預設參數(shù)對系統(tǒng)輸出進行控制，
步驟3)啟動數(shù)據(jù)采集與運算模塊，通過電流電壓傳感器對系統(tǒng)輸出電流、電壓及套管電位進行采樣，并經(jīng)模擬濾波及數(shù)字濾波后得到接近真實運行參數(shù)的值，并傳遞給閉環(huán)控制算法模塊，閉環(huán)控制算法模塊采用基于三層閉環(huán)控制策略的？10調(diào)節(jié)算法，用得到輸出？麗信號對主功率管進行實時調(diào)節(jié)，影響套管的保護電位使其始終處于最佳范圍；
步驟4)最后將需要顯示的參數(shù)在1X0上不斷刷新顯示，每隔一段時間將運行過程中需要記錄的參數(shù)存儲在只讀存儲器中，并同時將該參數(shù)發(fā)給遠程監(jiān)控中心。
[0007]所述硬件初始化包括對數(shù)據(jù)采集接口、液晶及鍵盤接口、存儲器接口、卩3485通訊接口、？II信號輸出接口的初始化。
[0008]所述參數(shù)顯示及設置模塊，包括對脈沖電流輸出參數(shù)、時間、工作狀態(tài)的顯示，參數(shù)設置包括對脈沖的頻率、幅值、占空比、保護電位的設置。
[0009]所述信號采集及運算模塊，包括對電源輸出電壓、電源輸出電流、套管實際電位、其他異常信號的采集，通過數(shù)字濾波算法得到接近實際的值，并將信號交由閉環(huán)控制算法模塊處理。
[0010]所述閉環(huán)控制算法模塊的控制策略采用三層閉環(huán)控制策略，通過對輸出電流、輸出電壓、套管電位的比較判斷出套管的保護效果，并輸出控制信號對其進行實時調(diào)節(jié)，確保套管的保護電位處于最佳狀態(tài)。
[0011]所述數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊中采用801對數(shù)據(jù)進行存儲，采用⑶舊無線數(shù)據(jù)傳輸器對數(shù)據(jù)進行遠程傳輸。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明是一種基于二次逆變的油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法:實現(xiàn)了脈沖恒電位電源系統(tǒng)的智能化運行，不需要人工過多干預，系統(tǒng)可自適應的調(diào)節(jié)輸出參數(shù)以滿足外界條件變化對油井套管保護電位的影響，始終使油井套管的保護處于最佳范圍，使套管的陰極保護效果處于最佳狀態(tài)。
[0013]系統(tǒng)功能完善，可通過主顯示界面對運行狀態(tài)及參數(shù)進行實時觀察，同時利用只讀存儲器對運行過程參數(shù)進行存儲，即使突然停電，存儲在中的數(shù)據(jù)也不會丟失，同時利用無線數(shù)傳系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠程監(jiān)控中心，使得人們可以在監(jiān)控中心集中地監(jiān)控各個油井套管的陰極保護過程，對建設數(shù)字化油田有重要意義。
[0014]可通過系統(tǒng)升級及控制算法優(yōu)化的方式不斷優(yōu)化脈沖恒電位電源系統(tǒng)的整體性能，相對于硬件改造更節(jié)省成本，且方便快捷。
[0015]本發(fā)明一種基于二次逆變的油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，具有運行可靠、界面友好、操作方便、功能完善、自動化及智能化的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的控制方法流程圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018]一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，包括如下步驟:
步驟1)上電后對硬件初始化模塊的各個硬件接口電路進行初始化；
步驟2)通過參數(shù)顯示及設置模塊啟動液晶顯示器的顯示界面，同時掃描鍵盤是否有輸入，若有則進入該模塊對應的子程序；否則讀取存儲在中的預設參數(shù)對系統(tǒng)輸出進行控制，
步驟3)啟動數(shù)據(jù)采集與運算模塊，通過電流電壓傳感器對系統(tǒng)輸出電流、電壓及套管電位進行采樣，并經(jīng)模擬濾波及數(shù)字濾波后得到接近真實運行參數(shù)的值，并傳遞給閉環(huán)控制算法模塊，閉環(huán)控制算法模塊采用基于三層閉環(huán)控制策略的？10調(diào)節(jié)算法，用得到輸出？麗信號對主功率管進行實時調(diào)節(jié)，影響套管的保護電位使其始終處于最佳范圍；
步驟4)最后將需要顯示的參數(shù)在1X0上不斷刷新顯示，每隔一段時間將運行過程中需要記錄的參數(shù)存儲在只讀存儲器中，并同時將該參數(shù)發(fā)給遠程監(jiān)控中心。
[0019]所述硬件初始化包括對數(shù)據(jù)采集接口、液晶及鍵盤接口、存儲器接口、卩3485通訊接口、？II信號輸出接口的初始化。
[0020]所述參數(shù)顯示及設置模塊，包括對脈沖電流輸出參數(shù)、時間、工作狀態(tài)的顯示，參數(shù)設置包括對脈沖的頻率、幅值、占空比、保護電位的設置。
[0021]所述信號采集及運算模塊，包括對電源輸出電壓、電源輸出電流、套管實際電位、其他異常信號的采集，通過數(shù)字濾波算法得到接近實際的值，并將信號交由閉環(huán)控制算法模塊處理。
[0022]所述閉環(huán)控制算法模塊的控制策略采用三層閉環(huán)控制策略，通過對輸出電流、輸出電壓、套管電位的比較判斷出套管的保護效果，并輸出控制信號對其進行實時調(diào)節(jié)，確保套管的保護電位處于最佳狀態(tài)。
[0023]所述數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊中采用801對數(shù)據(jù)進行存儲，采用⑶舊無線數(shù)據(jù)傳輸器對數(shù)據(jù)進行遠程傳輸。
[0024]參見圖1，本發(fā)明的工作原理為:
在系統(tǒng)上電時首先對硬件接口電路進行初始化，緊接著在液晶上顯示主控界面，同時掃描鍵盤是否有鍵按下，若有的話則利用中斷進入鍵盤操作子程序，否則讀取存儲在尺01中的預設參數(shù)對系統(tǒng)輸出進行控制，接下來啟動數(shù)據(jù)采集單元，通過電流電壓傳感器對系統(tǒng)輸出電流、電壓及套管電位進行采樣，并經(jīng)模擬濾波及數(shù)字濾波后得到接近真實運行參數(shù)的值并傳遞給閉環(huán)控制算法模塊，控制算法模塊采用基于三層閉環(huán)控制策略的調(diào)節(jié)算法得到輸出？麗信號對主功率管進行實時調(diào)節(jié)，影響套管的保護電位使其始終處于最佳范圍，最后將需要顯示的參數(shù)在1X0上不斷刷新顯示，每隔一段時間將運行過程中需要記錄的參數(shù)存儲在只讀存儲器中，并同時將該參數(shù)通過舊485通訊接口及無線數(shù)據(jù)傳輸器發(fā)給遠程監(jiān)控中心。
【權利要求】
1.一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I)上電后對硬件初始化模塊的各個硬件接口電路進行初始化； 步驟2)通過參數(shù)顯示及設置模塊啟動液晶顯示器的顯示界面，同時掃描鍵盤是否有輸入，若有則進入該模塊對應的子程序；否則讀取存儲在ROM中的預設參數(shù)對系統(tǒng)輸出進行控制； 步驟3)啟動數(shù)據(jù)采集與運算模塊，通過電流電壓傳感器對系統(tǒng)輸出電流、電壓及套管電位進行采樣，并經(jīng)模擬濾波及數(shù)字濾波后得到接近真實運行參數(shù)的值，并傳遞給閉環(huán)控制算法模塊，閉環(huán)控制算法模塊采用基于三層閉環(huán)控制策略的PID調(diào)節(jié)算法，得到輸出PWM控制信號對主功率管進行實時調(diào)節(jié)，影響套管的保護電位使其始終處于最佳范圍； 步驟4)最后將需要顯示的參數(shù)在LCD上不斷刷新顯示，每隔一段時間將運行過程中需要記錄的參數(shù)存儲在只讀存儲器ROM中，并同時將該參數(shù)發(fā)給遠程監(jiān)控中心。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，所述硬件初始化包括對數(shù)據(jù)采集接口、液晶及鍵盤接口、存儲器接口、RS485通訊接口、PWM信號輸出接口的初始化。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，所述參數(shù)顯示及設置模塊，包括對脈沖電流輸出參數(shù)、時間、工作狀態(tài)的顯示，參數(shù)設置包括對脈沖的頻率、幅值、占空比、保護電位的設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，所述信號采集及運算模塊，包括對電源輸出電壓、電源輸出電流、套管實際電位、其他異常信號(如過熱、過流等)的采集，通過數(shù)字濾波算法得到接近實際的值，并將信號交由閉環(huán)控制算法模塊處理。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制算法模塊的控制策略采用三層閉環(huán)控制策略，通過對輸出電流、輸出電壓、套管電位的比較判斷出套管的保護效果，并輸出控制PWM信號對其進行實時調(diào)節(jié)，確保套管的保護電位處于最佳狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源控制方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊中采用ROM對數(shù)據(jù)進行存儲，采用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸器對數(shù)據(jù)進行遠程傳輸。
【文檔編號】H02M9/00GK104467510SQ201410738943
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】周好斌, 袁森, 徐向前, 許慶 申請人:西安石油大學