一种天然气供气状态监测方法、装置、设备及介质

本发明涉及城市燃气供应，特别涉及一种天然气供气状态监测方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、天然气供气系统的稳定运行对于满足用户的能源需求至关重要。目前，天然气供气系统面临着一些挑战，如管道网络的复杂性、外部因素的影响以及供气失效可能导致的用户供气不足或中断。供气失效是指供气系统无法提供足够的天然气供应量以满足用户需求的情况，这可能是由于管道堵塞、压力不足、压缩机故障或其他原因引起的，供气失效的发生会严重影响用户的生活和生产，甚至对社会经济造成重大损失。现有的天然气供气状态监测技术缺点如下：(1)在判别天然气供气失效方面存在不足，无法提供精确的供气失效判别依据，这导致在实际运行中无法及时发现和解决供气失效问题，增加了用户供气不足或中断的风险；(2)忽视关键节点流量范围的影响：现有技术往往忽视了关键节点流量范围对供气失效的影响，仅依靠单一的指标或经验判断，无法全面考虑不同节点的流量变化对系统运行的影响，导致判别结果的准确性降低；(3)缺乏综合考虑多个因素的方法：常常只关注单一因素，如管道压力或流量，而忽略了与之相关的压缩机压比等因素，这导致了对供气失效的判别不够全面。

2、由上可见，如何全方面多因素的对天然气供气状态监测，从而提高对天然气供气系统进行供气失效判别的准确性和可靠性，增加天然气供气系统运行效率和安全性，降低天然气供气状态监测的复杂度，解决供气失效问题，保障用户的供气需求是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天然气供气状态监测方法、装置、设备及介质，能够全方面多因素的对天然气供气状态监测，从而提高对天然气供气系统进行供气失效判别的准确性和可靠性，增加天然气供气系统运行效率和安全性，降低天然气供气状态监测的复杂度，解决供气失效问题，保障用户的供气需求。其具体方案如下：

2、第一方面，本申请公开了一种天然气供气状态监测方法，包括：

3、建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，并采用图论法对所述管网模型进行表示，以得到管网拓扑模型；

4、以所述管网拓扑模型为基础，并通过稳态仿真对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，以得到各所述节点的流量和压力；

5、采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，以确定各节点的临界供气工况流量，利用所述临界供气工况流量对所述流量和所述压力进行实时监测，并对所述天然气管网进行天然气供气失效判断。

6、可选的，所述建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，包括：

7、基于气源气体输送管道参数、分输点和用户接口参数以及流体动力学特性参数建立包括天然气管网的结构和运行参数的所述管网模型；其中，所述气源气体输送管道参数包括管道长度、直径、壁厚、摩阻系数以及管道内径；所述分输点和用户接口参数包括用户接口的数量、位置以及使用量；所述流体动力学特性参数包括流量、压力以及温度。

8、可选的，所述采用图论法对所述管网模型进行表示，以得到管网拓扑模型，包括：

9、采用图论法并基于所述管网模型对所述天然气管网进行表示，以得到各节点和各边；其中，所述节点为所述天然气管网中的设备；所述边为所述天然气管网中的天然气管道；

10、基于各所述节点和各所述边构建所述管网拓扑模型。

11、可选的，所述以所述管网拓扑模型为基础，并通过稳态仿真对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，以得到各所述节点的流量和压力，包括：

12、以所述管网拓扑模型为基础，通过稳态仿真并利用预设的流体力学方程和数值计算方法对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，利用柯列勃洛克公式进行摩阻计算，以得到各所述节点的流量和压力。

13、可选的，所述采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，以确定各节点的临界供气工况流量，包括：

14、采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，为各所述节点设置初始流量，并基于预设流量限制条件对所述初始流量进行调整，以得到与各所述节点对应的所述临界供气工况流量。

15、可选的，所述利用所述临界供气工况流量对所述流量和所述压力进行实时监测，包括：

16、判断所述流量和所述压力是否小于所述临界供气工况流量，并对各所述节点的所述流量和所述压力进行实时监测。

17、可选的，所述对所述天然气管网进行天然气供气失效判断，包括：

18、根据天然气管网预设的输送负荷上限对所述天然气管网进行供气失效判断；所述供气失效判断包括输送能力判断和供气安全性判断。

19、第二方面，本申请公开了一种天然气供气状态监测装置，包括：

20、模型建立模块，用于建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，并采用图论法对所述管网模型进行表示，以得到管网拓扑模型；

21、水热力计算模块，用于以所述管网拓扑模型为基础，并通过稳态仿真对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，以得到各所述节点的流量和压力；

22、供气失效判断模块，用于采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，以确定各节点的临界供气工况流量，利用所述临界供气工况流量对所述流量和所述压力进行实时监测，并对所述天然气管网进行天然气供气失效判断。

23、第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

24、存储器，用于保存计算机程序；

25、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的天然气供气状态监测方法。

26、第四方面，本申请公开了一种计算机存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的天然气供气状态监测方法的步骤。

27、可见，本申请提供了一种天然气供气状态监测方法，包括建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，并采用图论法对所述管网模型进行表示，以得到管网拓扑模型；以所述管网拓扑模型为基础，并通过稳态仿真对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，以得到各所述节点的流量和压力；采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，以确定各节点的临界供气工况流量，利用所述临界供气工况流量对所述流量和所述压力进行实时监测，并对所述天然气管网进行天然气供气失效判断。本申请采用图论法对管网模型进行表示，并通过稳态仿真对各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，能够准确地计算每个节点的流量和压力，提高了天然气供气状态监测的精度和可靠性，采用枚举法遍历各个气源节点，以确定各节点的临界供气工况流量，能够适用于不同类型的天然气管网系统，具有一定的灵活性，并且易于实施和操作，利用临界供气工况流量对流量和压力进行实时监测，能够判断是否出现天然气供气失效的问题，从而提高天然气供气系统的安全性和可靠性，保障用户的供气需求。

技术特征：

1.一种天然气供气状态监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，包括：

3.根据权利要求1所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述采用图论法对所述管网模型进行表示，以得到管网拓扑模型，包括：

4.根据权利要求1所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述以所述管网拓扑模型为基础，并通过稳态仿真对所述管网拓扑模型中的各节点以及所述天然气管网进行水力计算和热力计算，以得到各所述节点的流量和压力，包括：

5.根据权利要求1所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述采用枚举法遍历所述管网拓扑模型中的各节点，以确定各节点的临界供气工况流量，包括：

6.根据权利要求1所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述利用所述临界供气工况流量对所述流量和所述压力进行实时监测，包括：

7.根据权利要求1至6任一项所述的天然气供气状态监测方法，其特征在于，所述对所述天然气管网进行天然气供气失效判断，包括：

8.一种天然气供气状态监测装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的天然气供气状态监测方法。

技术总结
本申请公开了一种天然气供气状态监测方法、装置、设备及介质，涉及城市燃气供应技术领域，包括建立包括天然气管网的结构和运行参数的管网模型，采用图论法对管网模型进行表示，得到管网拓扑模型；以管网拓扑模型为基础，通过稳态仿真对管网拓扑模型中的各节点及天然气管网进行水力计算和热力计算，得到各节点的流量和压力；采用枚举法遍历管网拓扑模型中的各节点，确定各节点的临界供气工况流量，利用临界供气工况流量对流量和压力进行实时监测，对天然气管网进行天然气供气失效判断。本申请能够全方面多因素的对天然气供气状态监测，提高对天然气供气系统进行供气失效判别的准确性和可靠性，解决供气失效问题，保障用户的供气需求。

技术研发人员：苏怀,赵志伟,杨兆铭,何宇轩,向旗,张劲军
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29