Система поддержки принятия решений диспетчера по выходу из нештатных ситуаций на магистральном газопроводе

• Автор: Кокорин, Антон Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПРОВОДАМИ

1Л. Анализ существующих СППР диспетчера, используемых в различных газотранспортных системах

1.2. Основы устройства газотранспортных систем

1.3. Формальная модель магистрального газопровода

1.4. Нештатные ситуации на линейной части магистрального газопровода

1.5. Методика обнаружения разрывов на магистральном газопроводе

1.6. Формирование сценария выхода из нештатной ситуации

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ПРЕЦЕДЕНТНЫЙ ПОДХОД К ЗАДАЧЕ УСТРАНЕНИЯ РАЗРЫВОВ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
2.1. Формирование базы знаний прецедентов
2.2. Алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации на основе прецедентного метода и метод их ранжирования
2.3. Вычислительный эксперимент по проверке корректности работы прецедентного метода
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДИСПЕТЧЕРОМ ЛПУ МГ В ЧАСТИ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРЫВОВ

3.1. Локализация места разрыва и формирование путей перераспределения
газовых потоков вокруг локализованного участка
3.2. Методы ранжирования вариантов устранения нештатной ситуации
3.3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ для определения пригодности сценариев устранения нештатных ситуаций
3.4. Практическая реализация прототипа системы мониторинга процесса транспорта газа по ЛЧ МГ
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ДИСПЕТЧЕРА ГТС И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
4.1. Машинный эксперимент с применением программного комплекса поддержки диспетчерских решений
4.2. Оценка экономической целесообразности применения алгоритмов формирования сценариев устранения НС
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ
Россия является крупнейшим в мире поставщиком природного газа. Практически весь природный газ предприятия нефтегазовой промышленности поставляют через сеть газопроводов. По прогнозам в 2015 г. объем добычи газа «Газпромом» достигнет 610 - 615 млрд. куб. м, в 2020 г. - 650 - 670 млрд. куб. м, что потребует развития газотранспортной системы (TTC), т.к. в таких условиях необходимо обеспечить стабильную работу газопроводов и своевременную подачу необходимых объемов газа. Учитывая, что протяженность только магистральных газопроводов (МГ) в России составляет 754 тыс. км, неблагоприятные географические и природные условия (например, низкие температуры или высокая влажность в различных регионах, нестабильные тектонические условия), которые могут приводить к повреждениям МГ, данная задача является довольно сложной. Г азопроводы необходимо постоянно поддерживать в надлежащем состоянии, своевременно обнаруживая и устраняя неизбежные нештатные ситуации (НС).
В настоящий момент изношенность российской ГТС составляет до 56 %. Доля МГ старше 33 лет (нормативный срок их службы) составляет более 21,3 % от общего объема. Кроме того, в результате анализа наиболее известных современных зарубежных и отечественных систем автоматизации работы диспетчерских служб газотранспортных предприятий (ГТП) установлено, что одним из их существенных недостатков является отсутствие автоматизированной функции поддержки принятия решений (ППР) диспетчера в случае НС в режиме реального времени. Этот недостаток приводит к информационным перегрузкам диспетчера как элемента человеко-машинной системы, которому для принятия адекватного решения по управлению ГТС приходится анализировать большой объем информации для обнаружения НС, распознавания типа, определения места ее возникновения и локализации.
Таким образом, становятся очевидными необходимость развития и совершенствования диспетчерских комплексов управления газотранспортными системами и актуальность темы исследования.
Учет реальных особенностей ГТС при формировании управления является первой важной задачей обеспечения эффективности транспортировки

Как было показано выше, конфигурация МГ может быть задана в виде матрицы. Пусть имеется магистральный газопровод с числом ниток numberJines и числом крестовин в нитке number cross. Элемент матрицы конфигурации еи представляет собой описание у-й крестовины /'-й нитки газопровода, и определяется как
e.j = {l left’1 right) ,
где i и J - номера нитки и крестовины в ней соответственно, / е[0..number _lines-l], у e [o..number cross -1]; ilefl и K,ght - номера ниток магистрального газопровода, с которыми данная крестовина соединена соответственно верхней и нижней перемычками, причем left,right ~ , если соот-
ветствующая перемычка отсутствует.
Информация о состоянии кранов газопровода задается матрицей состояния. Элемент матрицы состояния еч также представляет собой описание у-й крестовины г'-й нитки газопровода, и определяется
еи = {statemMn,statelefi ,statenghl где элементы state указывают состояния основного крана, верхнего крана-перемычки и нижнего крана-перемычки соответственно.
1, кран _ открыт, state = <
[О, кран _ закрыт _ши_ отсутствует.
Признаком НС является каждая крестовина МГ, а значением этого признака - положение кранов в этой крестовине. Для сравнения признаков для каждой НС строится квадратная матрица размером п х п, где п - число признаков. В матрице главная диагональ всегда имеет значения, равные 1. Элемент a ,j этой матрицы показывает преобладание признака z над признаком j и зависит от длин кратчайших путей от каждой из крестовин d, и ds до места разрыва (выражается количеством дуг орграфа МГ) и вычисляется:
а0 = —, (г if avr) и (j * avr)

a,j =0, (i - avr) или (j = avr),
где avr - номер крестовины, на которой произошел разрыв; d, и d] _ расстояния до крестовины с разрывом от г-й и у'-й крестовин соответственно.
Индексы г, у, avr в матрице признаков представляют собой номера крестовин газопровода, которые вычисляются как