基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法及装置制造方法及图纸

一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法及装置，所述方法包含：根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测和用户分级结果；根据历史失效数据库对目标天然气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统状态转移模拟的输入数据；根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对目标天然气管网状态转移过程进行模拟，获得时序状态转移序列；根据各需求点所含用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目标天然气管网的供气量；根据所述用户需求预测结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据。供气可靠性检测数据。供气可靠性检测数据。

【技术实现步骤摘要】
基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及天然气管网维护领域，尤指一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可 靠性检测方法及装置。

技术介绍

[0002]系统运行状态的随机过程模拟和各种运行状态下供气量计算是天然气管网供气 可靠性研究的关键。序贯蒙特卡洛模拟由于能够给出与时间密切相关的系统可靠性指 标的无偏估计，常被用于系统可靠性评价中系统状态转移的模拟。然而，天然气管网 庞大的状态空间、时变非线性的运行状态变化以及大时滞、非线性的系统特性，决定 了传统的序贯蒙特卡洛方法在求解天然气管网供气可靠性中存在着速度瓶颈。而对于 管网供气量计算，则主要采用最大流方法、稳态水力仿真和离线水力数据库等途径， 但均未充分考虑天然气需求的波动特征以及用户重要度的影响。
[0003][0004]基于此，本研究提出了一种基于交叉熵理论的大型、复杂天然气管网供气可靠性 检测方法及装置以弥补已有研究的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法及 装置，对天然气管网的可靠性进行有效评估和检测。
[0006]为达上述目的，本专利技术提供了一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测 方法，所述方法包含：根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测和用户分 级结果；根据历史失效数据库对目标天然气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统 状态转移模拟的输入数据；根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对 目标天然气管网状态转移过程进行模拟，获得时序状态转移序列；根据各需求点所含 用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目标天然气管网 的供气量；根据所述用户需求预测的结果、所述用户分级结果和所述供气量分析获得 目标天然气管网的供气可靠性检测数据。
[0007]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，所述方法 还包含：基于供气可靠性定义，根据气量和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠 性表征函数；根据所述用户需求预测的结果获得目标天然气管网的需求量，根据所述 需求量、所述用户分级结果中的用户特性数据和所述供气量通过所述供气可靠性表征 函数计算获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据。
[0008]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，根据气量 和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠性表征函数包含：根据时间维度构建供气 可靠性表征函数包含：
[0009][0010][0011]根据气量维度构建供气可靠性表征函数包含：
[0012][0013][0014]在上式中，上标i表示管网中第i个需求点，LODE
i
，LODP
i
，EGNS
i
和ERNS
i
分别代表第i个需求点的时间期望值、时间概率、气量期望值和削减量占需求总量的 比值，下标j表示第j次模拟，N为总的模拟次数，T为任务时间，C
i
(t)表示管网系统 在第t天不能满足需求的程度，其计算公式为X
i
(t)和D
i
(t)分 别是第t天天然气管网供给第i个需求点的供气量以及第i个需求点的需求量。
[0015]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，根据目标 天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测结果包含：根据目标天然气管网的需求侧 分析获取用户的用气特性，采用时间序列模型、支持向量机和长短期记忆人工神经网 络模型中的一种构建用气需求预测模型。
[0016]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，根据目标 天然气管网的需求侧分析获得用户分级结果：基于用户用气数据，采用气量、波动和 用气习惯指标分析用户用气特性，确定各用户需求保障属性；根据各用户需求保障属 性将用户分为完全保障用户，可少量压减用户、可压减用户和可中断用户。
[0017]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，通过基于 交叉熵的时序蒙特卡洛方法对管网的状态转移过程进行抽样，获得时序状态转移序列 还包含：通过寻优算法获取单元重采样畸变转移率；根据重采样畸变转移率对状态转 移过程中系统运行状态进行随机模拟，通过所述概率密度抽样状态转移过程获得时序 状态转移序列。
[0018]在上述基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法中，优选的，根据各需 求点所含用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目标天 然气管网的供气量包含：根据目标天然气管网的拓扑结构和用户用气特性构建管网供 气目标函数、管网流量约束函数、管网压力约束函数和管网水力约束函数；根据所述 管网供气目标函数、所述管网流量约束函数、所述管网压力约束函数和所述管网水力 约束函数，并考虑失效对管网供气能力影响计算获得管网流量分配数据，即状态转移 后目标天然气管网
的供气量。
[0019]本专利技术还提供一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测装置，所述装置 包含市场需求分析模块、单元可靠性估计模块、状态转移模拟模块、供气量计算模块 和检测分析模块；所述市场需求分析模块用于根据目标天然气管网的需求侧分析获得 用户需求预测和用户分级结果；所述单元可靠性估计模块用于根据历史失效数据库对 目标天然气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统状态转移模拟的输入数据；所述 状态转移模拟模块用于根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对目 标天然气管网状态转移过程进行模拟，获得时序状态转移序列；所述供气量计算模块 用于根据各需求点的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目 标天然气管网的供气量；所述检测分析模块用于根据所述用户需求预测的结果、所述 用户分级结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据。
[0020]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理 器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
[0021]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上 述方法的计算机程序。
[0022]本专利技术的有益技术效果在于：基于现场提供的基础资料，获取天然气管网的拓扑 结构图以及管道和压缩机单元的失效和维修数据，基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对 目标天然气管网状态转移过程进行快速模拟，确定任务时间内管网的时序状态转移序 列；再结合考虑用户特性和水力计算的管网供气量计算模型，实现管网供气可靠性的 评价，并识别供气薄弱点和关键环节以及提出应急状态下的流量分配方案和供气可靠 性增强措施。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本专利技术的限定。在附图中：
[0024]图1为本专利技术一实施例所提供的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测 方法的流程示意图；
[0025]图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法，其特征在于，所述方法包含：根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测和用户分级结果；根据历史失效数据库对目标天然气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统状态转移模拟的输入数据；根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对目标天然气管网状态转移过程进行模拟，获得时序状态转移序列；根据各需求点所含用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目标天然气管网的供气量；根据所述用户需求预测的结果、所述用户分级结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据。2.根据权利要求1所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法，其特征在于，根据所述用户需求预测的结果、所述用户分级结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据包含：基于供气可靠性定义，根据气量和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠性表征函数；根据所述用户需求预测的结果获得目标天然气管网的需求量，根据所述需求量、所述用户分级结果中的用户特性数据和所述供气量通过所述供气可靠性表征函数计算获得目标天然气管网的供气可靠性检测数据。3.根据权利要求2所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法，其特征在于，根据气量和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠性表征函数包含：根据时间维度构建供气可靠性表征函数包含：根据时间维度构建供气可靠性表征函数包含：根据气量维度构建供气可靠性表征函数包含：根据气量维度构建供气可靠性表征函数包含：在上式中，上标i表示管网中第i个需求点，LODE
i
，LODP
i
，EGNS
i
和ERNS
i
分别代表第i个需求点的时间期望值、时间概率、气量期望值和削减量占需求总量的比值，下标j表示第j次模拟，N为总的模拟次数，T为任务时间，C
i
(t)表示管网系统在第t天不能满足需求的程度，其
计算公式为X
i
(t)和D
i
(t)分别是第t天天然气管网供给第i个需求点的供气量以及第i个需求点的需求量。4.根据权利要求3所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法，其特征在于，根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测模型包含：根据目标天然气管网的需求侧各用户的需求波动性特征，采用时间序列模型、支持向量机和长短期记忆人工神经网络模型中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞维超，宫敬，黄维和，刘楠楠，李熠辰，温凯，李昂，樊迪，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：