管网仿真系统技术方案Word下载.docx

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管网仿真系统技术方案

天然气管网运营公司在日常的生产调度管理过程中，越来越深刻地意识到管网运行安全和用户用气量预测的重要性。

他们希望有一种软件可以完全准确地模拟管网实际的运行状态，使操作员不仅可以得到SCADA实时数据还可以通过模拟软件知道实时数据的正确性。

在进一步的使用过程中，调度人员还希望这种仿真软件能够对管网未来的状态进行预测，以使操作员提前了解管网的运行，制定调度计划或避免故障发生。

针对天然气管网的实际情况我们选择了GL公司的管网仿真软件。

GL公司的软件可以提供综合有效的管网模拟软件系统，客户可以根据不同的要求选择不同的模块，模拟软件具有可扩展能力，能够适应管线未来的项目扩展。

GL公司的SPS可以实现管网的离线和在线仿真，Forecast可以进行管网的负荷预测。

一、SPS

SPS软件家族包括管道的实时在线仿真（Statefinder）、泄露检测（Leakfinder）、实时状态预测（Predictor）、操作员培训系统（Trainer）和离线仿真（Simulator）5个软件。

其中Statefinder、Leakfinder和Predictor是SPS软件中的在线产品，它们的运行需要SCADA系统实时数据的支持，能够实时动态的模拟管网的运行状态。

Leakfinder可以在管网实时运行中进行泄漏检测，而Predictor则可以对动态管网的未来运行状态进行预测。

Trainer用于培训管网系统操作人员，它可以模拟真实的SCADA系统运行状态，使操作员在模拟的环境下学习如何操作管理管网系统。

Simulator是其它四个软件模块的基础，用于管道离线仿真、管道设计、管道运行能力的估算等。

众所周知，SPS/仿真器拥有精确模拟管道设备中流体液力学和全部控制系统性能（非理想化）的手段，它所提供的仿真精度是任何其它软件所不能比拟的。

SPS拥有的强大的二次开发能力，是其他同等软件所不具备的。

它提供的ADL开发环境使得在不改变基本的核心仿真软件的前提下，可以设置与基本仿真同时运行的应用，或者控制仿真过程。

新定义的变量可以表示为仿真数据的函数，它们的值可以像任何隐式仿真数据一样用于报告、结果显示、或传递给第三方的应用或系统。

操作员可以根据需要开发自己的应用程序、可选择多种数学函数、可模拟PLC多种运行逻辑、可增改泄漏检测的算法，等等，以满足仿真过程中的各种需要。

ADL开发环境可以应用于SPS的所有模块。

SPS不仅可以运行在Windows系统还可以运行在UNIX系统下。

1．实时在线仿真（Statefinder）

Statefinder根据实际的天然气管网中的管径管长、调压器位置、气体热值等数据，建立管网仿真模型对实际管网运行状态进行实时持续的仿真。

它的模型包含了管网中的所有设备，特别值得一提的是Statefinder对管网中压缩机复杂工艺的模拟是其它同类软件所不能比拟的。

Statefinder通过OPC接口将SCADA系统数据实时地输入仿真系统，根据SCADA数据Statefinder可以动态的模拟管网运行工况，与实际管网并行运行，计算管网中各点的压力、流量、浓度、管网储气量等其他参数，并过滤检测数据，将仿真软件的计算结果与SCADA实时数据相比较，如果超过设定的偏差值则会自动报警，以提醒调度员可能有故障发生。

所以在线仿真能够监测实时管网的运行。

在线仿真软件还可以实时跟踪管网中各点的气源比例。

实时在线仿真的性能必须非常稳定，能够在临时的数据中断期间持续工作。

同时，因为实时模型产生的管线状态是仿真的出发点，预估状态的精度是预估环境的根本。

SPS实时在线仿真进行状态预估的方法是将所有能够得到的压力和流量数据用于计算（即所谓的压力-压力聚合体）。

以单个管道为例，如果已知上游和下游的压力和流速，许多其它仿真系统通常是利用上游的压力和下游的流速来驱动模型（压力-流速聚合体），而剩下多余的数据则用来检验结果，或者推算仪表误差。

现在假设下游流量测量出现故障，其它系统在数据中断期间便失去了计算的基础，更糟糕的是，当数据中断期间的流速发生变化时，这些系统将会在数据恢复时人为地在仿真管线中引入剧烈的动态效应。

至少我们的一个竞争对手试图通过运行多个实时模型来克服他们这种在技术上的缺陷。

然而，SPS的技术在状态预估中同时使用两端的压力和流量数据，实际上将管道系统分成了许多独立的管道段，如果发生数据丢失，计算将不计丢失的数据而照常继续，并且利用剩下的实时数据来推算缺失数据的数值，达到在液力学上