城市天然气管道系统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，网络模型包括节点信息表、边信息表和节点的连接矩阵；根据网络模型以及约束条件，获取城市天然气管道系统正常状态的第一流量压力分配信息；在网络模型中模拟系统故障，并根据故障传播规则和约束条件，获取城市天然气管道系统在故障状态下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故障传播影响评估的准确性。

Urban natural gas pipeline system failure propagation impact assessment method and system

The embodiment of the invention discloses a city gas pipeline system fault propagation effect evaluation method and system, comprising: according to the network topology to establish the system of city gas pipeline system of city gas pipeline; according to the established network model, network topology structure, network model including the node information table, edge information table and node connection matrix; according to the network model and the constraint conditions, the first flow pressure distribution information acquisition system in normal state city natural gas pipeline; fault simulation system in the network model, and according to the fault propagation rules and constraints, access system of city gas pipeline second flow pressure distribution information in fault condition; fault propagation the shadow of city gas pipeline system is the first and second flow pressure distribution information flow pressure distribution information Sound evaluation. The system is used for executing the above method. The embodiment of the invention improves the accuracy of the evaluation of the failure propagation effect of the urban natural gas pipeline system.

【技术实现步骤摘要】
城市天然气管道系统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。尽早的发现城市天然气管道系统中的故障、定位故障、探究故障传播的规律对于天然气输送有着重要的意义。现有技术中，对于城市天然气管道系统故障方面的研究主要集中在如何分析和建立故障发生对整条管道中天然气运行参数的影响。且多是针对一条管道进行研究，从局部角度解决问题，如将管道进行分段，分析其风险发展趋势。但是，现有技术中大多是只考虑城市天然气管道系统故障对局部的影响，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，如果仅仅考虑管道系统故障对局部的影响，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系统故障，并根据预设的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系统故障，并根据预设的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，再进行系统故障的模拟，获取城市天然气管道系统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故障传播影响评估。实现了天然气管道局部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城市天然气管道系统故障传播影响评估方法的流程示意图；图4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5为本专利技术实施例中故障判据模型结构示意图；图6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7为本专利技术实施例中调压室故障传播流程示意图；图8为本专利技术实施例中城市天然气管道系统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故障传播影响评估方法包括：S1、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。S2、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的具体情况进行设置；节点对应的供给需求关系是指该节点是向其他节点供给天然气或需要其他节点向该节点供给天然气，即天然气在该节点处时是输出还是输入；边的起点和终点根据该边对应的天然气的流动方向进行设置。其中，连接矩阵是利用矩阵的方式表示节点之间的连接关系，本专利技术实施例中将定义连接矩阵为A＝[aij]，其中，i表示网络结构拓扑图中的节点i，j表示网络结构拓扑图中的管道j。具体地，若节点i不在管道j上，则对应在连接矩阵中的元素aij表示为0；若节点i在管道j上，并且为管道j的起点，则对应在连接矩阵中的元素aij表示为-1；若节点i在管道j上，并且为管道j的终点，则对应在连接矩阵中的元素aij表示为1。如：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，如图2所示，图中圆圈表示节点，圆圈中的字母表示节点编号，带箭头的线段表示边，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市天然气管道系统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系统故障，并根据预设的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系统故障，并根据预设的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，所述故障传播规则包括：故障类型和所述故障类型对应的所述网络模型修改策略。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障类型包括：调压室故障。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述节点的作用将所述节点进行分类，所述节点的类型包括：源节点、第一类中转节点、第二类中转节点、第三类中转节点以及目标节点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：设置故障判据，在所述网络模型中模拟系统故障，获取所述管道系统在故障状态下的对应的流量压力分配信息后，若根据所述故障判据和所述流量压力分配信息判断获知所述管道系统处于稳定状态，则将所述管道系统状态信息作为所述第二流量压力分配信息。6.一种城市天然气管道系统故障传播影响评估系统，其特征在于，所述系统包括：拓扑图...

【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