[发明专利]考虑动态效应的天然气系统可靠性评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑动态效应的天然气系统可靠性评估方法及系统，方法包括以下步骤：采集天然气系统的运行数据，确定天然气系统的运行状态；根据天然气系统的运行状态，针对各个元件建立元件可靠性模型；基于元件可靠性模型构建系统可靠性模型；计算天然气系统可靠性参数，进行天然气系统可靠性判断。本发明能够精确有效地计算天然气系统的可靠性，保证了天然气系统的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种考虑动态效应的天然气系统可靠性评估方法及系统，属于能源系统可靠性诊断技术领域。

背景技术

当前，随着地震、台风和海啸等极端天气的频发，天然气系统可靠运行的问题日益突出。在日常运行中，极端天气等因素可能导致天然气系统中某一元件故障，最终可能造成天然气系统发生大规模的停气事故。为此，亟需开展相应的天然气系统可靠性评估与分析工作，为系统的可靠运行奠定基础。

现有的天然气系统可靠性评估方法仅考虑天然气系统的稳态运行过程，即发生故障后，假定系统能瞬间从一个运行状态过渡到另一个运行状态。但事实上，天然气系统由于管道能存储天然气(以下简称“管存”)和运动速率较低等原因，运行状态间的过渡较为缓慢，这也就导致了传统分析方法难以有效反应系统的实际运行状态。因此，现阶段仍缺少一种较为合理与正确的分析方法，能精确有效地评估天然气系统的可靠性，进而导致天然气系统可靠性提升措施的制定也较为盲目。

发明内容

针对以上方法存在的不足，本发明提出了一种考虑动态效应的天然气系统可靠性评估方法及系统，能够精确有效地计算天然气系统的可靠性，保证天然气系统的安全可靠运行。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种考虑动态效应的天然气系统可靠性评估方法，包括以下步骤：

采集天然气系统的运行数据，确定天然气系统的运行状态；

根据天然气系统的运行状态，针对各个元件建立元件可靠性模型；

基于元件可靠性模型构建系统可靠性模型；

计算天然气系统可靠性参数，进行天然气系统可靠性判断。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述天然气系统的运行数据包括管道的容量、气源的产量上限和节点的天然气负荷。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述元件可靠性模型包括气源的可靠性模型和储气装置的可靠性模型，

所述气源的可靠性模型u_ih(z,t)为：

式中，和分别表示状态l_ih下节点i处气源h的产量上限及对应概率，气源h一共K_ih个状态；z用于区别变量的取值和概率；t用于指代时间；

所述储气装置的可靠性模型u_iq(z,t)为：

式中，和分别表示状态l_iq下节点i处储气装置q的产量上限及对应概率，气源q一共K_iq个状态。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于元件可靠性模型构建系统可靠性模型，具体为：基于元件可靠性模型，引入天然气动态潮流计算算子Ω_φOTGF将不同元件可靠性模型聚合起来，构建系统可靠性模型

式中，和p_l(t)分别表示状态l和时刻t下节点i的负荷切除量及对应的概率；K表示系统总的状态数；φ表示函数关系式；OTGF用于指代天然气系统动态潮流计算。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述系统可靠性模型的目标函数为：