城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统，所述方法包括根据城市天然气管道系统建立城市天然气管道系统的网络结构拓扑图；根据网络结构拓扑图建立网络模型；根据网络模型以及预设的约束条件，获取城市天然气管道系统正常状态对应的第一流量压力分配信息；在网络模型中模拟阀门故障，并根据预设的阀门故障传播规则和约束条件，获取城市天然气管道系统在阀门故障状态下对应的第二流量压力分配信息；比较第一流量压力分配信息和第二流量压力分配信息对城市天然气管道系统进行阀门故障传播影响评估。所述系统用于执行上述方法。本发明专利技术实施例提高了城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估的准确性。

【技术实现步骤摘要】
城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统
本专利技术实施例涉及可靠性工程
，具体涉及城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统。
技术介绍
随着科技的发展，天然气的使用越来越多，现在大部分分城市都使用天然气作为能源，为人们的生活带来了极大的方便。城市天然气管道系统是接收外部气源、向市区及郊区村镇居民供应生活用气、企业热源或化工原料的重要枢纽。城市天然管道气系统中的阀门是一种通过改变其内部通路截面积来控制管路中介质流动的通用机械产品，属于控制元件，其主要作用是隔离设备和管道系统、防止回流、调节流量等。目前城市天然气管网中使用的阀门种类较多，但其主要用于连通管道和分配天然气流通路径。明确城市天然气管道系统内阀门的故障传播规律对在城市天然气管道系统中的定位故障有着重要的意义。现有技术中，对于阀门故障方面的研究主要集中在分析和选择阀门的类型、阀门的材料和阀门的密闭性方面。且多是针对一个阀门进行研究，从局部角度解决问题，如检测阀门的泄漏程度和压力等。但是因为天然气管道是相互连通的，一处故障会对整个系统造成影响，如果仅仅考虑阀门故障对局部的影响，而忽略了阀门故障传播对城市天然气管道系统的影响，这对城市天然气管道系统的故障分析、故障传播影响评估以及故障监测都会造成影响。因此，如何提出一种方案，能够提高城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估的准确性，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统。一方面，本专利技术实施例提出一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法，包括：根据城市天然气管道系统建立所述城市天然气管道系统的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括：节点和表示天然气管道的边，其中所述节点和边用来表示所述城市天然气管道系统的连接关系，所述边带有表示天然气流动的方向；根据所述网络结构拓扑图建立网络模型，所述网络模型包括节点信息表、边信息表以及所述节点的连接矩阵；根据所述网络模型中的所述节点信息表、所述边信息表和所述连接矩阵以及预设的约束条件，获取所述城市天然气管道系统正常状态对应的第一流量压力分配信息；在所述网络模型中模拟阀门故障，并根据预设的阀门故障传播规则和所述约束条件，获取所述城市天然气管道系统在所述阀门故障状态下对应的第二流量压力分配信息；比较所述第一流量压力分配信息和所述第二流量压力分配信息对所述城市天然气管道系统进行阀门故障传播影响评估。另一方面，本专利技术实施例提供一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估系统，包括：拓扑图建立模块，用于根据城市天然气管道系统建立所述城市天然气管道系统的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括：节点和表示天然气管道的边，其中所述节点和边用来表示所述城市天然气管道系统的连接关系，所述边带有表示天然气流动的方向；网络模型建立模块，用于根据所述网络结构拓扑图建立网络模型，所述网络模型包括节点信息表、边信息表以及所述节点的连接矩阵；第一流量压力分配获取模块，用于根据所述网络模型中的所述节点信息表、所述边信息表和所述连接矩阵以及预设的约束条件，获取所述城市天然气管道系统正常状态对应的第一流量压力分配信息；第二流量压力分配获取模块，用于在所述网络模型中模拟阀门故障，并根据预设的阀门故障传播规则和所述约束条件，获取所述城市天然气管道系统在阀门故障状态下对应的第二流量压力分配信息；故障传播影响评估模块，用于比较所述第一流量压力分配信息和所述第二流量压力分配信息对所述城市天然气管道系统进行阀门故障传播影响评估。本专利技术实施例提供的城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法及系统，通过建立城市天然气管道系统的网络模型，获取城市天然气管道系统正常状态下的流量和压力分配情况，再进行阀门故障的模拟，获取城市天然气管道系统阀门故障后的流量和压力分配情况。将正常状态的流量压力的分配情况与故障状态的流量压力的分配情况进行比较，进一步进行城市天然气管道系统的阀门故障传播影响评估。实现了天然气管道阀门故障对整个天然气管道的影响的评估，提高了城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例中城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中网络结构拓扑图的结构示意图；图3为本专利技术实施例中又一网络结构拓扑图的结构示意图；图4为本专利技术实施例中阀门误关断后网络结构拓扑图的修改演化示意图；图5为本专利技术实施例中城市天然气管道系统稳定性判断示意图；图6为本专利技术实施例中故障判据模型结构示意图；图7为本专利技术实施例中阀门泄漏故障传播处理方法流程示意图；图8为本专利技术实施例中又一网络结构拓扑图的结构示意图；图9a-图9d为本专利技术实施例中节点3阀门泄漏网络结构拓扑图修改过程示意图；图10为本专利技术实施例中仿真阀门泄漏后管道流量分配过程图；图11为本专利技术实施例中仿真阀门泄漏后节点压力分配过程图；图12a-图12c为本专利技术实施例中节点5阀门误关断网络结构拓扑图修改过程示意图；图13为本专利技术实施例中仿真阀门误关断后管道流量分配过程图；图14为本专利技术实施例中仿真阀门误关断后节点压力分配过程图；图15为本专利技术实施例中城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例中城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法包括：B11、根据城市天然气管道系统建立所述城市天然气管道系统的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括：节点和表示天然气管道的边，其中所述节点和边用来表示所述城市天然气管道系统的连接关系，所述边带有表示天然气流动的方向；具体地，本专利技术实施例根据城市天然气管道系统建立出该城市的天然气管道网络结构拓扑图，即用节点和边来表示城市的城市天然气管道系统的连接关系以及天然气的流动方向。其中网络结构拓扑图中的节点表示城市天然气管道系统中的调压室或阀门，边表示城市天然气管道系统中的管道，并且每条边带有表示城市天然气管道系统中的天然气的流动方向。具体可以将网络结构拓扑图中的节点和边分别进行顺序编号。B12、根据所述网络结构拓扑图建立网络模型，所述网络模型包括节点信息表、边信息表以及所述节点的连接矩阵；具体地，建立好城市天然气管道系统的网络结构拓扑图之后，根据网络结构拓扑图建立该城市的天然气的网络模型，其中网络模型中包括节点信息表、边信息表以及节点的连接矩阵。其中节点信息表中可以包括节点对应的类型、等级、消耗流量以及节点对应的供给需求关系；边信息表可以包括各个边对应的等级、起点、终点以及该边代表的管道的长度和直径。其中，节点的类型可以根据节点的具体作用进行划分；节点和边对应的等级可以根据管道压力进行划分，管道压力越大，等级越高，管道压力越小，等级越小；节点的消耗流量可以根据城市天然气管道系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法，其特征在于，所述方法包括：根据城市天然气管道系统建立所述城市天然气管道系统的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括：节点和表示天然气管道的边，其中所述节点和边用来表示所述城市天然气管道系统的连接关系，所述边带有表示天然气流动的方向；根据所述网络结构拓扑图建立网络模型，所述网络模型包括节点信息表、边信息表以及所述节点的连接矩阵；根据所述网络模型中的所述节点信息表、所述边信息表和所述连接矩阵以及预设的约束条件，获取所述城市天然气管道系统正常状态对应的第一流量压力分配信息；在所述网络模型中模拟阀门故障，并根据预设的阀门故障传播规则和所述约束条件，获取所述城市天然气管道系统在所述阀门故障状态下对应的第二流量压力分配信息；比较所述第一流量压力分配信息和所述第二流量压力分配信息对所述城市天然气管道系统进行阀门故障传播影响评估。

【技术特征摘要】
1.一种城市天然气管道系统阀门故障传播影响评估方法，其特征在于，所述方法包括：根据城市天然气管道系统建立所述城市天然气管道系统的网络结构拓扑图，所述网络结构拓扑图包括：节点和表示天然气管道的边，其中所述节点和边用来表示所述城市天然气管道系统的连接关系，所述边带有表示天然气流动的方向；根据所述网络结构拓扑图建立网络模型，所述网络模型包括节点信息表、边信息表以及所述节点的连接矩阵；根据所述网络模型中的所述节点信息表、所述边信息表和所述连接矩阵以及预设的约束条件，获取所述城市天然气管道系统正常状态对应的第一流量压力分配信息；在所述网络模型中模拟阀门故障，并根据预设的阀门故障传播规则和所述约束条件，获取所述城市天然气管道系统在所述阀门故障状态下对应的第二流量压力分配信息；比较所述第一流量压力分配信息和所述第二流量压力分配信息对所述城市天然气管道系统进行阀门故障传播影响评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门故障传播规则包括：阀门故障类型以及所述阀门故障类型对应的网络结构拓扑图修改策略和/或网络模型修改策略。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阀门故障类型包括：阀门泄漏和阀门误关断。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述阀门故障类型为所述阀门泄漏，则所述网络模型修改策略包括：获取阀门泄漏量以及以所述出现泄漏的阀门表示的节点为起点的管道的管道流量，并根据所述阀门泄漏量获取所述出现泄漏的阀门表示的节点的节点流量；根据所述阀门泄漏后所述管道流量以及所述节点流量修改所述网络模型中的节点信息表和边信息表。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述阀门故障类型为所述阀门误关断，则所述网络结构拓扑图修改策略为：将以所述误关断的阀门对应的节点为起点的边从所述网络结构拓扑图中移除，构建网络结构拓扑修改图；将所述网络结构拓扑修改图中的孤立节点以及与所述孤立节点连接的边移除，构建网络结构拓扑优化图，其中所述孤立节点为只有天然气输出没有天然气输入的节点。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述网络模型修改策略包括：根据所述网络结构拓扑优化图相应的修改所述网络模型中的连接矩阵、节点信息表和边信息表，构建第一修改网络模型。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广燕，常莉莉，孙宇锋，胡薇薇，许大伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11