[發明專利]城市天然氣管道系統閥門故障傳播影響評估方法及系統

有效

• 申請號: 201710175754.4
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107101088B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 趙廣燕;常莉莉;孫宇鋒;胡薇薇;許大偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;G06F17/50
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍

1.一種城市天然氣管道系統閥門故障傳播影響評估方法，其特征在于，所述方法包括：

根據城市天然氣管道系統建立所述城市天然氣管道系統的網絡結構拓撲圖，所述網絡結構拓撲圖包括：節點和表示天然氣管道的邊，其中所述節點和邊用來表示所述城市天然氣管道系統的連接關系，所述邊帶有表示天然氣流動的方向；

根據所述網絡結構拓撲圖建立網絡模型，所述網絡模型包括節點信息表、邊信息表以及所述節點的連接矩陣；

根據所述網絡模型中的所述節點信息表、所述邊信息表和所述連接矩陣以及預設的約束條件，獲取所述城市天然氣管道系統正常狀態對應的第一流量壓力分配信息；

在所述網絡模型中模擬閥門故障，并根據預設的閥門故障傳播規則和所述約束條件，獲取所述城市天然氣管道系統在所述閥門故障狀態下對應的第二流量壓力分配信息；

比較所述第一流量壓力分配信息和所述第二流量壓力分配信息對所述城市天然氣管道系統進行閥門故障傳播影響評估。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述閥門故障傳播規則包括：閥門故障類型以及所述閥門故障類型對應的網絡結構拓撲圖修改策略和/或網絡模型修改策略。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述閥門故障類型包括：閥門泄漏和閥門誤關斷。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若所述閥門故障類型為所述閥門泄漏，則所述網絡模型修改策略包括：

獲取閥門泄漏量以及以所述出現泄漏的閥門表示的節點為起點的管道的管道流量，并根據所述閥門泄漏量獲取所述出現泄漏的閥門表示的節點的節點流量；

根據所述閥門泄漏后所述管道流量以及所述節點流量修改所述網絡模型中的節點信息表和邊信息表。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若所述閥門故障類型為所述閥門誤關斷，則所述網絡結構拓撲圖修改策略為：

將以所述誤關斷的閥門對應的節點為起點的邊從所述網絡結構拓撲圖中移除，構建網絡結構拓撲修改圖；

將所述網絡結構拓撲修改圖中的孤立節點以及與所述孤立節點連接的邊移除，構建網絡結構拓撲優化圖，其中所述孤立節點為只有天然氣輸出沒有天然氣輸入的節點。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：所述網絡模型修改策略包括：根據所述網絡結構拓撲優化圖相應的修改所述網絡模型中的連接矩陣、節點信息表和邊信息表，構建第一修改網絡模型。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：根據所述節點的作用將所述節點進行分類，所述節點的類型包括：源節點、第一類中轉節點、第二類中轉節點、第三類中轉節點以及目標節點。

8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

S1、設置故障判據，在所述網絡模型中模擬閥門故障，獲取所述城市天然氣管道系統在故障狀態下的對應的流量壓力分配信息；

S2、根據所述故障判據和所述流量壓力分配信息判斷所述城市天然氣管道系統是否處于穩定狀態；

S3、若所述城市天然氣管道系統處于穩定狀態，則將所述城市天然氣管道系統狀態信息作為所述第二流量壓力分配信息；

S4、若所述城市天然氣管道系統處于不穩定狀態，則修改所述網絡結構拓撲圖和所述網絡模型，構建第二修改網絡模型；

S5、根據所述第二修改網絡模型，以及所述約束條件獲取所述城市天然氣管道系統對應的流量壓力分配信息，并返回步驟S2。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述設置故障判據包括：設置流量下限閾值和流量上限閾值，以及壓力下限閾值和壓力上限閾值；

若所述城市天然氣管道系統中所有的節點和管道對應的流量處于所述流量下限閾值和流量上限閾值之間，且所述城市天然氣管道系統中所有的節點和管道對應的壓力處于所述壓力下限閾值和壓力上限閾值之間，則表示城市天然氣管道系統處于穩定狀態。

10.一種城市天然氣管道系統閥門故障傳播影響評估系統，其特征在于，所述系統包括：

拓撲圖建立模塊，用于根據城市天然氣管道系統建立所述城市天然氣管道系統的網絡結構拓撲圖，所述網絡結構拓撲圖包括：節點和表示天然氣管道的邊，其中所述節點和邊用來表示所述城市天然氣管道系統的連接關系，所述邊帶有表示天然氣流動的方向；

網絡模型建立模塊，用于根據所述網絡結構拓撲圖建立網絡模型，所述網絡模型包括節點信息表、邊信息表以及所述節點的連接矩陣；

第一流量壓力分配獲取模塊，用于根據所述網絡模型中的所述節點信息表、所述邊信息表和所述連接矩陣以及預設的約束條件，獲取所述城市天然氣管道系統正常狀態對應的第一流量壓力分配信息；

第二流量壓力分配獲取模塊，用于在所述網絡模型中模擬閥門故障，并根據預設的閥門故障傳播規則和所述約束條件，獲取所述城市天然氣管道系統在閥門故障狀態下對應的第二流量壓力分配信息；

故障傳播影響評估模塊，用于比較所述第一流量壓力分配信息和所述第二流量壓力分配信息對所述城市天然氣管道系統進行閥門故障傳播影響評估。