考虑基准点——修正点两阶段的天然气管道泄漏定位新方法

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作   者：

周芷怡;  尹冠雄;  王彬;  潘昭光;  李更丰;  别朝红; 

作者机构：

清华大学电机工程与应用电子技术系;  “电力设备电气绝缘”国家重点实验室; 

关键词：

天然气管道;  互信息;  时域有限差分;  泄漏定位;  动态时间规整;  状态估计;  联邦卡尔曼滤波; 

期刊名称：

天然气工业

i s s n：

1000-0976

年卷期：

2023 年 05 期

页   码：

88-99

摘   要：

管道泄漏是天然气管网系统运行过程中常见的故障之一，准确、快速地对泄漏点进行定位是及时发现并预防安全事故扩张的重要举措。为此，首先提出了考虑基准点—修正点两阶段的天然气管道泄漏定位新框架；其次，基于时域有限差分法构建了含伪泄漏点的天然气管道状态估计模型并采用联邦卡尔曼滤波器求解估计序列，并得到基准点；最后，定义了泄漏条件可信度对估计序列进行时延—分布一致性度量，作为权重得到修正点，实现了天然气管道的泄漏定位。研究结果表明：(1)所提出的天然气管道两阶段泄漏定位方法可以实现对管道微小泄漏（2%）的有效定位，解决了传统的基准点定位方法与空间步长选取强相关的问题；(2)所提出的联邦卡尔曼滤波信息分配系数设定方法，解决了因观测路径不同导致的子滤波器观测噪声差异问题；(3)所提出的基于动态时间规整算法的时延度量方法，可定量描述完整的泄漏量估计序列的响应速度；(4)所提出的基于时延—分布一致性度量的条件可信度权重概念，可以将泄漏量估计序列的时间信息与波形信息解耦并分别量化，能有效反映出泄漏发生在不同序列对应的伪泄漏点之间的依赖关系。结论认为，该方法提高了管道泄漏的检测、识别、定位的速度与精度，为天然气管道的泄漏定位提供了理论与技术支撑，具有重要的经济价值与社会效益。