【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道故障检测，特别是涉及一种天然气管道故障检测方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、目前，天然气已成为推动能源转型的重要力量，其发电量占比逐年提升。一方面，天然气网络为电力系统提供了更多的灵活性资源，有助于提高供电的可靠性和经济性；另一方面，天然气网络故障对电力系统的影响也日渐增大，这使得电力系统需要对天然气网络的状态信息进行更为精准的把握，以实现故障预警和紧急控制。然而，在大多数情况下，电力系统和天然气系统分属不同的管理部门，难以进行快速充分的信息共享，也无法快速判断天然气网络的故障问题，进而无法使电力系统进行相应的控制操作。
2、由此可见，如何在气-电耦合的背景下，如何根据天然气系统的量测数据快速判断天然气网络的故障信息的问题，已经成为本领域技术人员所要亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种天然气管道故障检测方法、系统、设备及介质，解决如何在气-电耦合的背景下，如何根据天然气系统的量测数据快速判断天然气网络的故障信息的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供一种天然气管道故障检测方法，包括：
3、获取天然气管道的基础参数，并根据所述基础参数量化所述天然气管道的分布参数；
4、在所述天然气管道上设置若干分点，并在无故障状态下根据所述分布参数分别计算，天然气管道首端与各所述分点间的第一传输参数矩阵，以及各所述分点与天然气管道末端间的第二传输参数矩阵；
5、获取所述天然气管道
6、在各个所述分点处，基于所述第一传输参数矩阵和所述首端量测序列频域表达式，在多个频率的正弦稳态下量化所述天然气管道首端的流量和压力，并基于所述第二传输参数矩阵和所述末端量测序列频域表达式，在多个频率的正弦稳态下量化所述天然气管道末端的流量和压力；
7、对所述天然气管道首端的流量和压力以及所述天然气管道末端的流量和压力分别进行快速傅里叶逆变换，得到所述天然气管道首端的时域流量序列和时域压力序列，以及所述天然气管道末端的时域流量序列和时域压力序列；
8、根据所述天然气管道首端的时域流量序列和所述天然气管道末端的时域流量序列量化流量方均根偏差，并根据所述天然气管道首端的时域压力序列和所述天然气管道末端的时域压力序列量化压力方均根偏差；
9、根据所述流量方均根偏差和所述压力方均根偏差确定所述天然气管道的故障类型。
10、作为其中一种优选方案，所述基础参数包括环境参数、管道参数和额定工作点，所述分布参数包括气导、气阻、气容和一阶衰减系数；其中，所述环境参数包括压缩比、气体常数、温度和重力加速度，所述管道参数包括管道直径、横截面积、坡角和摩擦系数，所述额定工作点包括压力基准和流量基准。
11、作为其中一种优选方案，所述第一传输参数矩阵通过下式表示：
12、
13、
14、
15、
16、
17、式中，t为第一传输参数矩阵；为正弦稳态频率；为分点；为一阶衰减系数；为管道阻抗；为管道导纳。
18、作为其中一种优选方案，所述获取所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列，并分别对所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列进行快速傅里叶变换，得到首端量测序列频域表达式和末端量测序列频域表达式，包括：
19、在当前时刻，获取所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列；
20、设置一时间窗，并分别对时间窗时段内的所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列进行快速傅里叶变换，得到首端量测序列频域表达式和末端量测序列频域表达式。
21、作为其中一种优选方案，所述天然气管道首端的流量和压力通过下式表示：
22、
23、式中，为天然气管道首端的压力；为天然气管道首端的流量；为首端压力量测序列频域表达式；为首端流量量测序列频域表达式；
24、所述天然气管道末端的流量和压力通过下式表示：
25、
26、式中，为天然气管道末端的压力；为天然气管道末端的流量；为第二传输参数矩阵；为天然气管道长度；为末端压力量测序列频域表达式；为末端流量量测序列频域表达式。
27、作为其中一种优选方案，所述根据所述天然气管道首端的时域流量序列和所述天然气管道末端的时域流量序列量化流量方均根偏差，并根据所述天然气管道首端的时域压力序列和所述天然气管道末端的时域压力序列量化压力方均根偏差，包括：
28、设置一缓冲时间并添加至所述时间窗时段内，得到缓冲时间段；
29、根据所述天然气管道首端的时域流量序列和所述天然气管道末端的时域流量序列，量化所述天然气管道在所述缓冲时间段内的流量方均根偏差；
30、根据所述天然气管道首端的时域压力序列和所述天然气管道末端的时域压力序列，量化所述天然气管道在所述缓冲时间段内的压力方均根偏差。
31、作为其中一种优选方案，所述根据所述流量方均根偏差和所述压力方均根偏差确定所述天然气管道的故障类型，包括：
32、若所述流量方均根偏差不小于泄露判断阈值，则判定所述天然气管道存在泄露故障，并将所述流量方均根偏差最小值对应位置作为泄漏点；
33、若所述压力方均根偏差不小于压力判断阈值，则判定所述天然气管道存在堵塞故障，并将所述压力方均根偏差最小值对应位置作为堵塞点。
34、本专利技术第二方面提供了一种天然气管道故障检测系统，包括：
35、参数获取模块，用于获取天然气管道的基础参数，并根据所述基础参数量化所述天然气管道的分布参数；
36、矩阵计算模块，用于在所述天然气管道上设置若干分点，并在无故障状态下根据所述分布参数分别计算，天然气管道首端与各所述分点间的第一传输参数矩阵，以及各所述分点与天然气管道末端间的第二传输参数矩阵；
37、序列变换模块，用于获取所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列，并分别对所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列进行快速傅里叶变换，得到首端量测序列频域表达式和末端量测序列频域表达式；所述量测序列包括流量和压力；
38、数据量化模块，用于在各个所述分点处，基于所述第一传输参数矩阵和所述首端量测序列频域表达式，在多个频率的正弦稳态下量化所述天然气管道首端的流量和压力，并基于所述第二传输参数矩阵和所述末端量测序列频域表达式，在多个频率的正弦稳态下量化所述天然气管道末端的流量和压力；
39、序列逆变换模块，用于对所述天然气管道首端的流量和压力以及所述天然气管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述基础参数包括环境参数、管道参数和额定工作点，所述分布参数包括气导、气阻、气容和一阶衰减系数；其中，所述环境参数包括压缩比、气体常数、温度和重力加速度，所述管道参数包括管道直径、横截面积、坡角和摩擦系数，所述额定工作点包括压力基准和流量基准。
3.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述第一传输参数矩阵通过下式表示：
4.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述获取所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列，并分别对所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列进行快速傅里叶变换，得到首端量测序列频域表达式和末端量测序列频域表达式，包括：
5.根据权利要求3所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述天然气管道首端的流量和压力通过下式表示：
6.根据权利要求4所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述根据所述天然气管
7.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述根据所述流量方均根偏差和所述压力方均根偏差确定所述天然气管道的故障类型，包括：
8.一种天然气管道故障检测系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的天然气管道故障检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，所述计算机可读存储介质所在设备执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7中任意一项所述的天然气管道故障检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述基础参数包括环境参数、管道参数和额定工作点，所述分布参数包括气导、气阻、气容和一阶衰减系数；其中，所述环境参数包括压缩比、气体常数、温度和重力加速度，所述管道参数包括管道直径、横截面积、坡角和摩擦系数，所述额定工作点包括压力基准和流量基准。
3.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述第一传输参数矩阵通过下式表示：
4.根据权利要求1所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述获取所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列，并分别对所述天然气管道首端的量测序列和所述天然气管道末端的量测序列进行快速傅里叶变换，得到首端量测序列频域表达式和末端量测序列频域表达式，包括：
5.根据权利要求3所述的一种天然气管道故障检测方法，其特征在于，所述天然气管道首端的流量和压力通过下式表示：
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【专利技术属性】
技术研发人员：严家祥，张建松，张思，刘承松，何东，陈可，谢裕清，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：
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