天然气管网在线仿真是实现管道智能化的基石，其将SCADA系统所采集的实时大数据转化为高附加值的有用信息，为天然气管网系统调度管理、仪器仪表状态分析、运行方案优化、决策支持系统等提供及时准确的分析结果。在线仿真以给定时间周期采集SCADA实时数据，对管道状态进行连续、实时在线分析，模拟管道系统瞬时水力、热力分布及动态变化过程，跟踪气源、组分与热值、清管器等，识别和诊断管道与设备工作状态，以及监控和管理系统任务完成情况。

天然气管网在线仿真系统实施与建设

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条件与平台

在线仿真首先要根据仿真目标建立仿真模型，涉及管网系统结构、工艺、管道及设备工艺参数，如管径、压缩机特性等；其次，要以实时测量数据作为模型的边界条件周期性驱动仿真模型，如气源组分、进出流量、气源压力、压缩机工作状态和转速等；再次，要有与模型和数据配套的系列软件，如在线和离线仿真软件、实时数据通讯接口、数据库等；最后，所有模型、数据、软件都必须集成到一个仿真平台上，可以是SCADA控制中心、实时数据库或PaaS云等。

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方案与过程

每一个管道系统都是不一样的，每一个在线仿真项目都会有其特定的诉求和预期，与其他工程项目类似，在线仿真项目实施需要包括下述工作内容和过程：

现场调研及系统设计

考察与分析管道周边环境、管道系统、场站和设备工艺、天然气组成及物性等，了解操作控制过程，收集相关参数；调研测量仪表布局及参数，分析SCADA系统通讯协议和数据接口，采集相关实时测量数据信息；制定管网系统在线仿真实施计划、方案及质量保证措施。

在线和离线仿真模型

根据管道工艺、测量数据、实施平台条件、实际操作控制方式以及在线和离线仿真要求，建立管道实时动态仿真模型和离线仿真模型。

实验室实验和测试

在实验环境下测试管道在线和离线仿真模型，核定仿真系统各项功能和性能指标，设置控制参数及条件，对比分析仿真结果、计算时效及精度。

现场安装、标定与调试

在仿真平台上安装在线仿真系统和模型，建立实时数据通讯OPC接口，连接动态仿真模型及实时管道操作运行数据；根据实时数据标定管网系统、管道与设备，实现模型的自我学习和自适应；在现场环境下设置控制参数及条件，实施随机处理过程，调试动态模型，实现在线自动动态精确仿真；对比分析仿真结果、计算时效及精度。

培训

为现场工程师和操作员提供理论和应用培训，包括仿真理论和软件、模型建立和调试、数据和结果解析、操作和控制预览等。

验收和应用

提交完整在线仿真平台，服务实际管网系统的调度管理和操作控制。

技术支持、维护和升级

持续完善、维护、升级或更新仿真系统，解决应用过程中出现的各种问题，定制开发新需求，保障在线仿真系统完好运行、持续发挥效力。

实践应用

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川气东送天然气管道

川气东送天然气管道西起四川普光、东达上海，全长km，包括7座压气站、35座输气站及座阀室，为沿线用户供应天然气，采用SCADA系统实现运行管理和操作控制，全面自动化，并有实时数据库存储和备份运行数据。川气东送管网仿真系统可以实现仿真模型和流动状态的可视化展示（图1），其中管道和设施颜色表示压力高低，粗细表示流量大小。

图1川气东送天然气管道仿真模型及流动状态图

川气东送管网仿真系统可以展示干线和全线水力分布（图2），且可同时定义和展示多个分布，对于每一个分布图，可预设所

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