[发明专利]燃气管网节点法水力计算中特殊点的处理方法

说明书

本发明公开了一种燃气管网节点法水力计算中特殊点的处理方法，针对燃气管网中的特殊节点采用增加虚拟节点的方式进行计算。使用该方法只需要将实际节点和计算节点间建立映射关系，不需要修改算法核心，这种方法方便灵活，可以解决静态水力计算中的大多数特殊点的计算问题。

技术领域

本发明涉及燃气管网水力计算技术领域，尤其涉及一种燃气管网节点法水力计算中特殊点的处理方法。

背景技术

燃气管网水力计算的计算机算法一般采用节点法，节点法将管网中压力或流量变化的点编成节点，气源和用户都可以简单地用节点来表示，实现起来比较简单。

节点法水力计算简述如下：

燃气管网节点法水力计算需要将管网中压力或流量变化的点编成节点，每个节点有流量和压力两个属性，管网的每个管段由两端的节点构成，每个管段有直径和管长两个属性，这样管网就可以描述成节点和管段所构成的矩阵。

用节点法描述燃气管网需要确定如下参数：

p_i---各节点压力

q_i---各节点负荷

L_i,j---各管段管长

D_i,j---各管段管径

如图1所示为一个由6个节点和6个管段构成的燃气管网，其节点已编号，其中节点1，4为已知压力节点(气源点)，节点2，3，5，6为已知负荷节点。

各节点压力可表示为向量

P＝(p₁,p₂,…,p₆)^T

各节点负荷可表示为向量

Q＝(q₁,q₂,…,q₆)^T

燃气管网中，对于任意节点流量是连续的，流出节点的流量＝流入节点的流量，即有连续性方程：

ΣQ_i＝0 (1)

对于有n个节点的燃气管网，可列n个连续性方程，可解得n个未知数。

应用节点法时将流量和压力降的非线性关系：

ΔP＝aQⁿ (2)

转化成线性关系：

Q＝CΔP (3)

对于所有节点应用公式(3)和连续性方程(1)，按有限元法进行迭代计算，最终可以解出所有待求未知数，从而获得水力计算的结果。

然而，但在计算多种压力级制并存的综合管网时，往往涉及管网中有调压站、加压站、阀门和流量站的情况，这些点既不是气源，也不是用户，而是出口压力一定，或流量受控的特殊节点，这些特殊点各有各的特殊性，无法简单地用单一节点来表示。

(1)调压站

调压站具有与气源节点相似的特征就是有固定的出口压力，但与气源节点不同的是：气源点的流量是计算结果，与管网中其它节点和管段无关，而调压站的流量是调压站上游管段的流出流量，因此该流量会影响上游管网的计算结果。另外，管网中可能存在多级调压站，这些调压站将管网隔离成多个压力级制小型管网。所以调压站不能简单地用气源节点来描述。