(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111178060.9 (22)申请日 2021.10.09 (71)申请人 中国石油大 学(北京) 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 虞维超　宫敬　黄维和　刘楠楠　 李熠辰　温凯　李昂　樊迪　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 崔博　叶明川 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 20/10(2019.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性 检测方法及装置 (57)摘要 一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可 靠性检测方法及装置， 所述方法包含： 根据目标 天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测和 用户分级结果； 根据历史失效数据库对目标天然 气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统状 态转移模拟的输入数据； 根据所述输入数据通过 基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对目标天然气 管网状态 转移过程进行模拟， 获得时序状态转移 序列； 根据各需求点所含用户的用气特性和所述 时序状态转移序列计算结果获得状态转移后目 标天然气管网的供气量； 根据所述用户需求预测 结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的 供气可靠性检测数据。 权利要求书3页 说明书12页 附图5页 CN 114091723 A 2022.02.25 CN 114091723 A 1.一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征在于， 所述方法包 含： 根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测 和用户分级结果； 根据历史失效数据库对目标天然气管网的预设区域进行可靠性评估获得系统状态转 移模拟的输入数据； 根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对目标天然气管网状态转移 过程进行模拟， 获得时序状态转移序列； 根据各需求点所含用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果获得状态转移 后目标天然气管网的供气量； 根据所述用户需求预测的结果、 所述用户分级结果和所述供气量分析获得目标天然气 管网的供气可靠性检测数据。 2.根据权利要求1所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 根据所述用户需求预测的结果、 所述用户分级结果和所述供气量分析获得目标天然 气管网的供气可靠性检测数据包 含： 基于供气可靠性定义， 根据气量和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠性表征函 数； 根据所述用户需求预测的结果获得目标天然气管网的需求量， 根据所述需求量、 所述 用户分级结果中的用户特性数据和所述供气量通过所述供气可靠性表征函数计算获得目 标天然气管网的供气可靠性检测数据。 3.根据权利要求2所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 根据气量和时间两个维度构建天然气管网的供气可靠性表征函数包 含： 根据时间维度构建供气可靠性表征函数包 含： 根据气量维度构建供气可靠性表征函数包 含： 在上式中， 上标i表示管网中第i个需求点， LODEi， LODPi， EGNSi和ERNSi分别代表第i个需 求点的时间期 望值、 时间概率、 气量期 望值和削减量占需求总量的比值， 下标j表示第 j次模 拟， N为总的模拟次数， T为任务时间， Ci(t)表示管网系统在第t天不能满足需求的程度， 其权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114091723 A 2计算公式为 Xi(t)和Di(t)分别是第t天天然气管网供给第i个需求 点的供气量以及第i个需求 点的需求 量。 4.根据权利要求3所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测模型包 含： 根据目标天然气管网的需求侧各用户的需求波动性特征， 采用时间序列模型、 支持向 量机和长短期记 忆人工神经网络模型中的一种构建用气需求预测模型。 5.根据权利要求4所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户分级结果： 基于用户用气数据， 采用气量、 波动和用气习惯指标分析用户用气特性， 确定各用户需 求保障属性； 根据各用户需求保障属性将用户分为完全保障用户， 可少量压减用户、 可压减用户 和 可中断用户。 6.根据权利要求5所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法对管网的状态转移过程进行抽样， 获得时序状 态转移序列还 包含： 利用迭代学习的方式最小化交叉熵获得概 率密度； 根据所述 概率密度抽样状态转移过程获得时序状态转移序列。 7.根据权利要求6所述的基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测方法， 其特征 在于， 根据各需求点所含用户的用气特性和所述时序状态转移序列计算结果 获得状态转移 后目标天然气管网的供气量供气量包 含： 根据目标天然气管网的拓扑结构和用户用气特性构建管网供气目标函数、 管网流量约 束函数、 管网压力约束函数和管网水力约束函数； 根据所述管网供气 目标函数、 所述管网流量约束函数、 所述管网压力约束函数和所述 管网水力约束函数， 并考虑失效对管网供气能力影响计算获得管网流量分配数据， 即状态 转移后目标天然气管网的供气量。 8.一种基于交叉熵理论的天然气管网供气可靠性检测装置， 其特征在于， 所述装置包 含市场需求分析模块、 单元可靠性估计模块、 状态转移模拟模块、 供气量计算模块和检测分 析模块； 所述市场需求分析模块用于根据目标天然气管网的需求侧分析获得用户需求预测和 用户分级结果； 所述单元可靠性估计模块用于根据历史失效数据库对目标天然气管网的预设区域进 行可靠性评估获得系统状态转移模拟的输入数据； 所述状态转移模拟模块用于根据所述输入数据通过基于交叉熵的时序蒙特卡洛方法 对目标天然气管网状态转移过程进行模拟， 获得时序状态转移序列； 所述供气量计算模块用于根据各需求点的用气特性和所述时序状态转移序列计算结 果获得状态转移后目标天然气管网的供气量； 所述检测分析模块用于根据所述用户需求预 测的结果、 所述用户分级 结果和所述供气量分析获得目标天然气管网的供气可靠性检测数 据。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114091723 A 3