试议管网管网仿真运用于城市燃气输配调度中

论文导读：
摘要：管网仿真系统以其优源于：论文大纲www.7ctime.com
越的特性在城市燃气输配调度中的应用越来越广泛，天然气网管运营公司在日常的生产调度管理过程中对管网仿真系统也越来越重视。本文就管网仿真在城市燃气输配调度中的应用问题对管网仿真的含义及分类进行了概述，对管网建模仿真的技术要求进行了介绍，并结合某城市燃气集团输配调度中管网仿真系统的应用实例对仿真建模过程及应用进行了分析和探究。
关键字：管网仿真；城市燃气；输配调度；应用分析


所谓管网仿真，通常也被称作管网模拟或管网建模。其含义是通过仿真模型模拟真实系统的运行，以对实际系统进行处理和分析，通过此种方法来了解和熟悉在不同条件下真实系统的运行情况以及条件改变后系统可能发生的变化。根据建模目的不同，管网仿真模型可以分为运行模型和设计模型两种。根据建模所采用数据的不同，可以分为稳态模型、动态模型和以及动态在线模型三种。本文就管网仿真在城市燃气输配调度中的应用问题主要介绍了以下几个方面的内容。

一、管网建模仿真的技术要求介绍

根据不同管网建模阶段的不同任务需求，对管网建模所涉及的GIS系统、SCADA系统以及用户管理系统等的技术要求也是不一样的。在此，笔者结合常用的建模过程实际，提出了以下三点管网建模仿真的技术要求。
（一）管网建模对GIS管网图档系统的技术要求。对于规模相对较大的燃气管网，其管段和节点数量一般比较庞大，在数据收集与整理上往往需要很长的时间，为了提高效率，就需要借助GIS管网图档系统，利用该系统的属性数据以及管网拓扑关系，这也就对GIS管网图档系统提出了必须具有通用数据库或能够生成DBF数据文件以自动建模的要求。在规模较大较复杂的管网中，管线通常相互交叉且没有连接，如果采用坐标相近的方法来判断线线相连则会带来很大的困扰。在人工对数据或图形进行录入时，很容易出现差错，同时，管网建模本身对于数据的准确性和完整性的要求远远高过GIS系统，因此，这就要求GIS管网同档系统要有改错和纠错的功能。从设计以及后期维护的角度上说，前期在GIS地理信息系统的设计环节中，要充分全面考虑仿真建模所需要的数据要求，后期就能有针对性地对一个管网数据库维护，从而可以防止模型信息与地理信息系统信息不同步等问题的出现。
（二）管网建模对SCADA系统的技术要求。SCADA系统的主要用途在于为建模提供负荷点、气源点以及调压站的压力-流量及其它的数据，包括诸如流量、上、下游压力、热值、气体温度、比重等，结合管网建模的特定操作与具体要求，可以适当添加其他的数据。上述列出的测量数据对于流量、温度、压力及其它计量的准确性、可靠性、稳定性和敏感性等有一定的要求，在管网建模特别是在线仿真系统中，流量、温度、压力三者是相辅相成的，任何一个指标数据若不准确就会影响整个建模仿真的效果。对于规模相对较大的燃气管网系统，通常都会要求SCADA系统具有通用数据库或者具备针对仿真建模的相应要求开发数据接口的功能。对于规模相对较小的燃气管网系统，则可以依据SCADA监控系统提供的实时测量数据，通过手工读出和写入模型的方式来完成对压力-流量等数据的设定，从而实现稳态模型的建立。如果采用瞬态仿真模型及实时在线仿真系统对压力级制比较高的管网系统模拟运算时，就对SCADA监控数据扫描频率以及输出数据文件的频率提出了一定的要求，根据正常运行状态的实际变化情况，通常要求至少每五分钟对管网数据进行一次扫描。
（三）对燃气用户管理系统的要求。在建立压力级制相对较低的管网模型时，其压力-流量数据一般很难完全从SCADA系统中获取，需要运用用户管理系统来获得模型节点所需要的负荷量。这就对数据库的完整性提出了较高的要求，数据库不能存在信息缺失和统计标准不统一的问题，尽量完整。同时，数据库最好可以与GIS系统相整合，这样可以将用户的负荷信息准确地对应到管网模型节点中。

二、管网仿真系统在城市燃气管网输配调度中的应用分析

日前，随着管网仿真系统技术的不断提高与完善，越来越多的燃气公司对该系统的应用越来越重视。在此，笔者结合某城市天然气集团输配调度中管网仿真系统的应用实例，对仿真建模过程及应用进行了分析和探究。提出建模过程主要概括为以下三大步骤：

(一)管网论文导读：

水力模型的建立。首先，对GIS管网的基础数据进行处理。由于该城市管网较大较复杂，其数据处理工作量相对比较大。因此，需要结合仿真建模对GIS数据的要求，对GIS燃气管网图档系统开展二次功能开发，从而实现批量基础数据的预处理。其次，提取并生成数据文件。参考现有的水力计算软件来定义中间数据的格式，根据格式及实际数据需求给出所需要的管网图元数据，并附带上需要的属性信息，生成管网基础属性文件。第三，利用数据文件进行模型建立并对稳态模型进行调试。依据水力计算软件编写出特定的指令文件，利用数据管理功能将管网属性数据文件读入，建立起模型并对模型的运行条件进行设定，最后调试模型直到调试完成。最后，利用稳态及动态模型进行分析计算。通过利用调试运行后的管网水力模型开展模拟计算工作，结合实际分析需要对压力流量参数进行调整，利用稳态模型对管网现状、规划改造以及运行方案设计等方面进行分析；利用动态模型对管网储气调峰系统布局及其合理性进行分析；通过对事故工况、正常工况及调峰系统的稳态动态模型分析，找出存在问题，提出改造方案，为以后对于管网规划提供模型基础。
（二）在线动态模型的建立。为了很好地实现管网仿真模型的气源跟踪分析、在线调整以及压力流量实时情况分析等功能，可以利用建立好的稳态仿真模型以及SCADA监控系统采集的实时测量数据，创建在线动态仿真模型。在线模型能够在线调整管效率等参数并输出文件，在稳态模型中应用，能够使模型最大化地接近实际的管网运行状况与工况，以提高模拟仿真的精确度与准确度。
（三）模拟仿真结果采集及发布。为达到管网仿真模型运算结果有效共享的目的，该燃气集团建立了仿真数据发布系统，管网工况工程师通过该系统能够实现在线、离线动态仿真以及稳态仿真结果的采集与web发布，以便调度人员借此对工况进行调整，也方便领导进行决策。该燃气集团还建立了多个稳态模型，首次完成了管网仿真系统与SCADA监控系统在实时数据库上的链接，实现了在线实时仿真系统在我国国内燃气领域中的首次运用，成功指导了燃气输配调度运行。
结束语：为了加强管网设计以及在调度运行上的安全性、可靠性和科学性，建设将管网属性数据与管网运行工况数据有机结合的管网仿真系统对于城市燃气输配公司来说显得十分的重要，已经迫在眉睫，建立起管网模型以对整个管网开展科学分析与预测活动。目前，SCADA监控系统、GIS地理信息系统及仿真系统已成为当下燃气输配公司调度管理工作中必不可少的手段。在线仿真的实现对于城市燃气管网的智能运行和优化调度具有十分重要的意义，我们要结合应用实际，不断对系统进行改进和完善，不断引进先进技术，以有效促进城市燃气的输配调度工作的顺利发展。
参考文献：
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