天然气调度管理应急决策支持系统研究

【摘要】： 中国石油西南油气田分公司是以油气勘探、采（集）气、天然气净化、天然气输送、炼油化工生产和油气产品加工及销售为主营业务的地区公司。针对天然气的特性，对天然气这种特殊商品实行了采、脱、输、销（即产、运、销）一条龙生产经营服务，目前，已建成天然气地面设施：采气装置1200余套，净化装置10套（处理能力2020万方/日），集、输、配气站700余座，集输气管线11000余公里，覆盖着川渝地区30万平方公里，已经形成了较为完善的天然气输配管网系统，其中高压长输天然气管线6000多公里，以DN700毫米为主要管径的环形输气干线2100多公里，2002年西南油气田分公司天然气产量达到87亿立方米，外销天然气量为83.5亿立方米。该管网系统担负着向西南三省一市（云、贵、川、渝）七大化肥（化工）厂、700余家工业用户和300多万城市居民的供气任务，天然气管网是西南地区经济大动脉，为此，确保天然气产、运、销系统的安全、平稳、高效生产运行，调度管理指挥决策致关重要。 然而，由于技术和资金等方面的原因，西南油气田分公司如此庞大的天然气生产运行系统，其天然气的调度管理，特别是应急（故障）工况条件下的调度管理决策却主要依赖调度管理人员的经验运作，其弊端是显而易见的。对于输气管网中重要节点运行参数的调控对策制定，常常处于被动状态。这不仅没有充分发挥环形管网的灵活调控优势，而且还影响到用户的正常生产，其导致的潜在经济损失和社会影响都是不可低估的。 如何将被动的经验式应急调度管理转变成通过计算机辅助制定调度预案的科学式应急调度管理，实现天然气产、运、销系统在故障工况下的优化运行，确保天然气管网安全、平稳、高效运行，保证本企业和用气企业的效益最大化，这是西南油气田分公司调度管理急需解决的问题，也是输气管网实现现代化管理的迫切需要。 本文通过分析西南油气田分公司天然气调度管理的现状、存在的问题，结合当前管理科学迅速发展的新技术－－决策支持系统和人工 WP=3 智能技术，将天然气产、运、销各个环节中的不同工况进行整理、归纳、总结，同时，将调度管理人员在长期实践中积累的成功、丰富的调度经验，以及调度管理的原则、制度、规律、权重、工作流程等条件充分整合，利用DSS（决策支持系统）技术和计算机语言，采用①案例匹配模式－－通过对以往发生的相近事故进行分析，根据一些相关条件对案例进行模式匹配，找到与当前事故状态相近的事故案例，再根据当时的事故处理方案快速准确的得出当前的应急调度方案；②专家知识推理模式－－由当前的事故状态从专家知识库中挑选一些专家知识，通过人机对话来获得决策者的要求及所需信息后，由推理机来进行推理和工艺计算，获取一套应急调度方案。从而形成科学、合理、及时的天然气管网应急工况下的调度决策预案，规范气田、净化厂的安全运行、输气管网的合理调配、重要用户的有效供给，最大限度地发挥天然气的经济价值。 本文通过系统的分析与研究，实现了DSS技术与天然气调度管理的有机结合，体现了技术上的创新。主要创新点表现在以下八个方面： * 通过管网水力模拟系统，确定了天然气管网应急调度决策的基本条件，并对天然气管网进行合理的简化，建立了一个基本能够反映整个四川天然气管网运行模式的调度应急决策模型。 * 把调度专家的经验进行归纳、推理、总结，挖掘出适合管网运行的调度原则、规律、权重、工作流程，并利用先进的DSS（决策支持系统）技术和计算机语言，使天然气管网异常工况下的调度管理趋于科学化和规范化。 * 本研究将DSS(决策支持系统)技术首次应用于国内天然气管网调度应急管理，并根据四川天然气管网调度管理的复杂性、多变性等特点，将传统DSS技术与天然气调度专家的实践经验相结合，利用案例匹配和专家推理机制两种思路进行科学的归纳、总结、决策，提高了天然气管网调度应急管理系统的先进性、实用性。 * 在研究过程中，首次将地理图形库与DSS技术相结合，使系统操作更为直观、简便。 在研究过程中，首次将管网水力模拟系统与DSS技术相结合，利用管网水力模拟系统软件检验决策结果，提高了 WP=4 * 系统决策的准确度、可信度。 * 通过数据导入机制，能够及时、有效的把三个基础数据库的相关生产数据提供给决策系统，提高了生产数据的准确性和决策的实时性。 * 系统采用条件权值库的方式，决策者可以将影响天然气调度的各种因素,根据不同的时间和不同的外部条件动态的加以考虑，从而使决策更加科学和实际。 * 由于专家知识必须以精确的形式输入到计算机中，所以知识要被明确地了解而不是被隐含于专家的脑海中，这样就必须对专家知识的正确性、一致性和完整性进行检查，这就提高了调度专家知识的质量。 【关键词】：天然气 调度管理 决策支持技术 案例匹配 专家知识推理
【学位授予单位】：西南财经大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：F426.22
【目录】：

• 前言13-15
• 第一章 天然气调度管理的现状分析15-23
• 第一节 天然气调度管理运行状况及特点15-18
• 一、 概况15-17
• 二． 天然气调度管理的特点17-18
• 第二节 天然气调度管理面临的问题18-23
• 一． 组织管理上不规范：18-21
• 二． 数据管理难度大21-23
• 第二章 决策支持系统（DSS）简介23-34
• 第一节 决策支持系统的产生与发展23-26
• 一． DSS的产生背景23-24
• 二． DSS的发展24-26
• 第二节 DSS与相关技术的关系26-29
• 一． 决策与预测的关系26-27
• 二． DSS与管理科学（MS）、运筹学（OR）的关系27
• 三． DSS与MIS的关系27-28
• 四． DSS与专家系统的关系28-29
• 第三节 DSS的组成和系统结构29-34
• 一． DSS的组成29-31
• 二． DSS的系统结构31-34
• 第三章 DSS技术应用于天然气调度管理的必要性和可行性34-41
• 第一节 DSS技术应用于天然气调度管理的必要性分析34-37
• 一． DSS技术是实现生产数据有效管理的需要34-35
• 二． DSS技术是企业提高管理水平的需要35-37
• 第二节 DSS技术应用于天然气调度管理的可行性分析37-41
• 一． DSS技术的特点决定了其应用的可行性37-39
• 二． 基础数据库建设为其奠定基础39
• 三． SCADA（监控和数据采集）系统的建成为其创造条件39
• 四． 企业重组改制为DSS实施创造内在动力39-40
• 五． 经济可行性40-41
• 第四章 天然气调度管理应急决策支持系统的建立41-69
• 第一节 天然气调度管理应急决策支持系统管理模型的构建41-46
• 一． 启动天然气调度管理应急决策系统的基本条件41-43
• 二． 建立调度决策模型的基本原则43
• 三． 构建天然气调度管理应急决策系统管网模型43-46
• 第二节 应急决策系统总体设计思想和层次结构46-47
• 一． 总体设计思想46-47
• 第三节 天然气调度管理应急决策支持系统框架结构47-53
• 一． 人机交互接口47-48
• 二． 基础数据库48-50
• 三． 故障模型库50
• 四． 推理规则库50-52
• 五． 故障案例库52
• 六． 地理图形库52-53
• 七． 条件权值库53
• 八． 管网水力模拟系统53
• 第四节 天然气调度管理应急决策支持系统工作流程53-63
• 一、 系统工作流程53-54
• 二． 案例匹配模式54-56
• 三． 专家知识推理模式56-63
• 四． 模拟系统63
• 第五节 应用测试分析63-69
• 一． 渠县脱硫厂故障决策分析64-66
• 二． 输气管线两路－井口段故障决策分析66-69
• 第五章 天然气调度管理应急决策支持系统实施中注意的问题69-73
• 第一节 正确认识DSS的作用69-70
• 一． DSS系统有助于提高决策质量69
• 二． DSS的功能有限69-70
• 第二节 重视DSS的扩充完善70-71
• 一． 进一步总结和充实案例库70
• 二． 进一步挖掘和规范专家知识库70-71
• 三． 搞好DSS与SCADA系统的数据衔接71
• 第三节 强化技术培训，提高员工素质71-73
• 一． 加强骨干技术队伍的培养71-72
• 二． 加大激励考核力度72-73
• 结束语73-74
• 参考文献74-75
• 致谢75-76

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