一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置，属于能源系统故障分析领域。一种综合能源系统热网故障危害评估方法，包括：基于故障点在热网的运行作用，将热网的故障划分为热源故障、管道故障和负荷故障；根据热网故障的热网工况的参数变化情况，建立热源故障建模、热网管道故障建模和热网负荷建模；基于故障严重性的量化结果进行维修热网与现有技术相比，本申请的一种热网故障建模的方法，基于不同类型和不同严重程度故障对系统平稳运行危害性的评估，有助于提高综合能源系统故障预防的针对性和有效性，为IES的平稳运行提高基础保障。运行提高基础保障。运行提高基础保障。

A method, system and device for fault hazard assessment of heating network in integrated energy system

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置


[0001]本专利技术涉及能源系统故障分析领域，具体涉及一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置。

技术介绍

[0002]传统能源系统多以分立运行方式为主，煤炭、石油、天然气、电力和供冷/热系统等主流能源系统大多各自为营，形成了较为封闭的行业和利益壁垒。由于这些壁垒的存在，多种能源之间无法发挥彼此互补互动特性和梯级利用潜力，从而拉低了能源综合利用效率，并在一定程度上增加了碳排放、加剧了环境污染问题。
[0003]在世界能源系统亟需转型升级的背景下，综合能源系统(Integrated Energy System,IES)这一概念得到了学术界和工业界的广泛支持。综合能源系统能够破除传统能源系统分立运行壁垒，充分发挥多种形式能源(包括煤炭、石油、天然气、电力、热/冷、风、光、水、氢等)之间的互补互动特性和梯级利用潜力，从而提升能源系统的综合能效，降低碳排放和污染物排放，提升供能系统的稳定系和可靠性，并促进可再生能源消纳，因此具有光明的发展前景。
[0004]由于综合能源系统的上述优点，其的发展已受到包括中国在内世界各国的广泛关注，替代传统供能系统，成为主要供能来源已成为当今发展的主流形式。但是，在综合能源系统中，一个在传统能源系统中无关紧要的故障可能会由于综合能源系统的子系统间的强耦合性而造成链式反应，对综合能源系统的平稳运行产生巨大威胁。同时，综合能源系统日益增大的规模也意味着故障潜在影响范围随之增大，常见故障的分析与预防已成为了综合能源系统的重点关注问题。
[0005]因此，如何合理的分析故障对综合能源系统运行的影响，量化各类型、各严重程度故障的危害性，是提高综合能源系统故障预防的针对性和有效性，为IES的平稳运行提高基础保障；因此，提出一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种综合能源系统热网故障危害评估方法、系统和装置。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种综合能源系统热网故障危害评估方法，包括：
[0009]基于故障点在热网的运行作用，将热网的故障划分为热源故障、管道故障和负荷故障；根据热网故障的热网工况的参数变化情况，建立热源故障建模、热网管道故障建模和热网负荷建模；
[0010]基于综合模糊评价法，对不同类型的故障进行评价，得到不同类型的故障对综合能源系统平稳运行影响的量化结果；
[0011]对不同类型的故障，提出对应的严重性评估方法，不同类型故障通过不同的计算
方法得到故障严重性的量化结果，根据故障严重性的量化结果判断故障的严重性；
[0012]基于故障严重性的量化结果进行维修热网。
[0013]进一步地，所述热源故障建模为：φ
s
＝P
s
；其中，φ
s
表示热源故障下供热功率，P
s
为功率限定值。
[0014]进一步地，所述热网管道故障建模为：
[0015]其中，为发生故障的管道的质量流量，C
loss
为质量流量限定值，Δm为质量流量变化量，下标i和j表示管道编号，上标spl和rtn表示供回水管道。
[0016]进一步地，所述热负荷故障建模为：φ
l
＝P
l
；
[0017]其中，φ
l
表示热负荷故障的供热需求，P
l
为负荷限定值。
[0018]进一步地，所述基于综合模糊评价法，对不同类型的故障进行评价，得到不同类型的故障对综合能源系统平稳运行影响的量化结果包括：
[0019]步骤1：根据热工和综合能源系统行业运行分析，选定“是否会引起连锁反应”，“对耦合网络的影响”，“对热网影响范围”，“故障恢复时间”和“故障检测难易程度”五个因素，作为评价指标；
[0020]步骤2：逐一评判各因素之间两两重要性，0.9表示极度重要，0.8强烈重要，0.7明显重要，0.6稍微重要，0.5同等重要，0.1
‑
0.4表示反比较，得到互补判断矩阵U；
[0021]步骤3：对互补判断矩阵按行求和并基于模糊数学理论计算得到模糊一致判断矩阵R，对R进行行和归一化操作得到矩阵的重要性排序向量W；
[0022]步骤4：对各类型故障的各个评价指标，采用专家评议，得到各故障下各指标的隶属度矩阵L；
[0023]步骤5：由重要性排序向量W和指标隶属度矩阵L相乘得到各个故障的模糊评价向量Y；
[0024]步骤6：模糊评价向量Y与对应量化分数向量相乘，得到各故障对综合能源系统运行的影响性量化指标S。
[0025]进一步地，所述对不同类型的故障，提出对应的严重性评估方法，不同类型故障通过不同的计算方法得到故障严重性的量化结果，根据故障严重性的量化结果判断故障的严重性包括：
[0026]步骤1：当仿真故障下综合能源系统工况变化时，向系统输入所出现的故障类型；
[0027]步骤2：若出现的是热源故障，根据热源故障建模，故障下热源供热功率下降至限定值，故此时严重性指标应为为保证不同类型故障严重性可进行比
较，该指标乘权重系数3，即式中P
normal
为常规态下热源供热功率，P
decrease
为故障下热源损失功率；
[0028]步骤3：若出现的是管道故障，根据管道故障建模，故障下管道流过质量流量下降，且后续管道也会受到影响，故此时应从影响管道数量和下降质量流量两方面考虑严重性指标，有计算公式：为保证不同类型故障严重性可进行比较，该指标乘权重系数3.636，即式中N
fault
和N
all
为受故障影响的管道数和所有管道数，m
fault
和m
all
为故障出现管道在故障和正常情况下的质量流量；
[0029]步骤4：若出现的是负荷故障，根据负荷故障建模，故障下负荷节点的功率需求会降为0，因此比较损失的负荷与其余负荷节点负荷的大小关系，有计算公式：为保证不同类型故障严重性可进行比较，该指标除以权重系数0.8，即式中，P
load_loss
为故障负荷，P
max_load
为最大负荷。
[0030]第二方面，本专利技术还提供一种综合能源系统热网故障危害评估系统，所述系统包括：
[0031]分类模块：基于故障点在热网的运行作用，将热网的故障划分为热源故障、管道故障和负荷故障；
[0032]建模模块：根据热网故障的热网工况的参数变化情况，建立热源故障建模、热网管道故障建模和热网负荷建模；
[0033]综合模糊评价模块：基于综合模糊评价法，对不同类型的故障进行评价，得到不同类型的故障对综合能源系统平稳运行影响的量化结果；
[0034]严重性评价模块：对不同类型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统热网故障危害评估方法，其特征在于，包括：基于故障点在热网的运行作用，将热网的故障划分为热源故障、管道故障和负荷故障；根据热网故障的热网工况的参数变化情况，建立热源故障建模、热网管道故障建模和热网负荷建模；基于综合模糊评价法，对不同类型的故障进行评价，得到不同类型的故障对综合能源系统平稳运行影响的量化结果；对不同类型的故障，提出对应的严重性评估方法，不同类型故障通过不同的计算方法得到故障严重性的量化结果，根据故障严重性的量化结果判断故障的严重性。2.根据权利要求1所述的综合能源系统热网故障危害评估方法，其特征在于，所述热源故障建模为：φ
s
＝P
s
；其中，φ
s
表示热源故障下供热功率，P
s
为功率限定值。3.根据权利要求1所述的综合能源系统热网故障危害评估方法，其特征在于，所述热网管道故障建模为：其中，为发生故障的管道的质量流量，C
loss
为质量流量限定值，Δm为质量流量变化量，下标i和j表示管道编号，上标spl和rtn表示供回水管道。4.根据权利要求1所述的综合能源系统热网故障危害评估方法，其特征在于，所述热负荷故障建模为：φ
l
＝P
l
；其中，φ
l
表示热负荷故障的供热需求，P
l
为负荷限定值。5.根据权利要求1所述的综合能源系统热网故障危害评估方法，其特征在于，所述基于综合模糊评价法，对不同类型的故障进行评价，得到不同类型的故障对综合能源系统平稳运行影响的量化结果包括：步骤1：根据热工和综合能源系统行业运行分析，选定“是否会引起连锁反应”，“对耦合网络的影响”，“对热网影响范围”，“故障恢复时间”和“故障检测难易程度”五个因素，作为评价指标；步骤2：逐一评判各因素之间两两重要性，0.9表示极度重要，0.8强烈重要，0.7明显重要，0.6稍微重要，0.5同等重要，0.1
‑
0.4表示反比较，得到互补判断矩阵U；步骤3：对互补判断矩阵按行求和并基于模糊数学理论计算得到模糊一致判断矩阵R，对R进行行和归一化操作得到矩阵的重要性排序向量W；步骤4：对各类型故障的各个评价指标，采用专家评议，得到各故障下各指标的隶属度矩阵L；步骤5：由重要性排序向量W和指标隶属度矩阵L相乘得到各个故障的模糊评价向量Y；步骤6：模糊评价向量Y与对应量化分数向量相乘，得到各故障对综合能源系统运行的影响性量化指标S。6.根据权利要求1所述的综合能源系统热网故障危害评...

【专利技术属性】
技术研发人员：关奥博，周苏洋，顾伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：