管網(wǎng)仿真系統(tǒng)技術(shù)方案.docx

管網(wǎng)仿真系統(tǒng)技術(shù)方案天然氣管網(wǎng)運(yùn)營公司在日常的生產(chǎn)調(diào)度管理過程中，越來越深刻地意識(shí)到管網(wǎng)運(yùn)行安全和用戶用氣量預(yù)測的重要性。他們希望有一種軟件可以完全準(zhǔn)確地模擬管網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，使操作員不僅可以得到SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)還可以通過模擬軟件知道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的正確性。在進(jìn)一步的使用過程中，調(diào)度人員還希望這種仿真軟件能夠?qū)芫W(wǎng)未來的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，以使操作員提前了解管網(wǎng)的運(yùn)行，制定調(diào)度計(jì)劃或避免故障發(fā)生。針對(duì)天然氣管網(wǎng)的實(shí)際情況我們選擇了GL公司的管網(wǎng)仿真軟件。GL公司的軟件可以提供綜合有效的管網(wǎng)模擬軟件系統(tǒng)，客戶可以根據(jù)不同的要求選擇不同的模塊，模擬軟件具有可擴(kuò)展能力，能夠適應(yīng)管線未來的項(xiàng)目擴(kuò)展。GL公司的SPS可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的離線和在線仿真，F(xiàn)orecast可以進(jìn)行管網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測。一、SPSSPS軟件家族包括管道的實(shí)時(shí)在線仿真（Statefinder）、泄露檢測（Leakfinder）、實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)測（Predictor）、操作員培訓(xùn)系統(tǒng)（Trainer）和離線仿真（Simulator）5個(gè)軟件。其中Statefinder、Leakfinder和Predictor是SPS軟件中的在線產(chǎn)品，它們的運(yùn)行需要SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的支持，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的模擬管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。Leakfinder可以在管網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行中進(jìn)行泄漏檢測，而Predictor則可以對(duì)動(dòng)態(tài)管網(wǎng)的未來運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。Trainer用于培訓(xùn)管網(wǎng)系統(tǒng)操作人員，它可以模擬真實(shí)的SCADA系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，使操作員在模擬的環(huán)境下學(xué)習(xí)如何操作管理管網(wǎng)系統(tǒng)。Simulator是其它四個(gè)軟件模塊的基礎(chǔ)，用于管道離線仿真、管道設(shè)計(jì)、管道運(yùn)行能力的估算等。 眾所周知，SPS/仿真器擁有精確模擬管道設(shè)備中流體液力學(xué)和全部控制系統(tǒng)性能（非理想化）的手段，它所提供的仿真精度是任何其它軟件所不能比擬的。SPS擁有的強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，是其他同等軟件所不具備的。它提供的ADL開發(fā)環(huán)境使得在不改變基本的核心仿真軟件的前提下，可以設(shè)置與基本仿真同時(shí)運(yùn)行的應(yīng)用，或者控制仿真過程。新定義的變量可以表示為仿真數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們的值可以像任何隱式仿真數(shù)據(jù)一樣用于報(bào)告、結(jié)果顯示、或傳遞給第三方的應(yīng)用或系統(tǒng)。操作員可以根據(jù)需要開發(fā)自己的應(yīng)用程序、可選擇多種數(shù)學(xué)函數(shù)、可模擬PLC多種運(yùn)行邏輯、可增改泄漏檢測的算法，等等，以滿足仿真過程中的各種需要。ADL開發(fā)環(huán)境可以應(yīng)用于SPS的所有模塊。 SPS不僅可以運(yùn)行在Windows系統(tǒng)還可以運(yùn)行在UNIX系統(tǒng)下。1實(shí)時(shí)在線仿真（Statefinder）Statefinder根據(jù)實(shí)際的天然氣管網(wǎng)中的管徑管長、調(diào)壓器位置、氣體熱值等數(shù)據(jù)，建立管網(wǎng)仿真模型對(duì)實(shí)際管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)持續(xù)的仿真。它的模型包含了管網(wǎng)中的所有設(shè)備，特別值得一提的是Statefinder對(duì)管網(wǎng)中壓縮機(jī)復(fù)雜工藝的模擬是其它同類軟件所不能比擬的。Statefinder通過OPC接口將SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地輸入仿真系統(tǒng)，根據(jù)SCADA數(shù)據(jù)Statefinder可以動(dòng)態(tài)的模擬管網(wǎng)運(yùn)行工況，與實(shí)際管網(wǎng)并行運(yùn)行，計(jì)算管網(wǎng)中各點(diǎn)的壓力、流量、濃度、管網(wǎng)儲(chǔ)氣量等其他參數(shù)，并過濾檢測數(shù)據(jù)，將仿真軟件的計(jì)算結(jié)果與SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相比較，如果超過設(shè)定的偏差值則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，以提醒調(diào)度員可能有故障發(fā)生。所以在線仿真能夠監(jiān)測實(shí)時(shí)管網(wǎng)的運(yùn)行。在線仿真軟件還可以實(shí)時(shí)跟蹤管網(wǎng)中各點(diǎn)的氣源比例。 實(shí)時(shí)在線仿真的性能必須非常穩(wěn)定，能夠在臨時(shí)的數(shù)據(jù)中斷期間持續(xù)工作。同時(shí)，因?yàn)閷?shí)時(shí)模型產(chǎn)生的管線狀態(tài)是仿真的出發(fā)點(diǎn)，預(yù)估狀態(tài)的精度是預(yù)估環(huán)境的根本。SPS實(shí)時(shí)在線仿真進(jìn)行狀態(tài)預(yù)估的方法是將所有能夠得到的壓力和流量數(shù)據(jù)用于計(jì)算（即所謂的壓力-壓力聚合體）。以單個(gè)管道為例，如果已知上游和下游的壓力和流速，許多其它仿真系統(tǒng)通常是利用上游的壓力和下游的流速來驅(qū)動(dòng)模型（壓力-流速聚合體），而剩下多余的數(shù)據(jù)則用來檢驗(yàn)結(jié)果，或者推算儀表誤差。現(xiàn)在假設(shè)下游流量測量出現(xiàn)故障，其它系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中斷期間便失去了計(jì)算的基礎(chǔ)，更糟糕的是，當(dāng)數(shù)據(jù)中斷期間的流速發(fā)生變化時(shí)，這些系統(tǒng)將會(huì)在數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)人為地在仿真管線中引入劇烈的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。至少我們的一個(gè)競爭對(duì)手試圖通過運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)模型來克服他們這種在技術(shù)上的缺陷。然而，SPS的技術(shù)在狀態(tài)預(yù)估中同時(shí)使用兩端的壓力和流量數(shù)據(jù)，實(shí)際上將管道系統(tǒng)分成了許多獨(dú)立的管道段，如果發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，計(jì)算將不計(jì)丟失的數(shù)據(jù)而照常繼續(xù)， 并且利用剩下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來推算缺失數(shù)據(jù)的數(shù)值，達(dá)到在液力學(xué)上相容的狀態(tài)。 當(dāng)管網(wǎng)中的部分地區(qū)發(fā)生故障或丟失數(shù)據(jù)時(shí)，仿真軟件也可以根據(jù)管網(wǎng)中其他各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的模擬故障發(fā)生地的管道運(yùn)行工況，幫助操作員分析故障原因并解決問題，操作員還可以使用仿真數(shù)據(jù)對(duì)SCADA丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。 仿真曲線可以實(shí)施動(dòng)態(tài)的顯示管網(wǎng)的運(yùn)行、壓力流量的變化和操作員的操作，當(dāng)SCADA數(shù)據(jù)丟失時(shí)，丟失點(diǎn)的數(shù)據(jù)和管道信息能夠被模擬生成，及時(shí)的顯示在曲線上。Statefinder計(jì)算的仿真結(jié)果可以由用戶設(shè)定，傳到用戶的自定義界面顯示或傳回到SCADA系統(tǒng)顯示。下圖顯示了SPS與SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。RTU讀取現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)，傳送到SCADA服務(wù)器并在SCADA界面中顯示。SPS通過OPC接口可以讀取SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬。SPS提供API接口，可以支持用戶開發(fā)界面顯示仿真數(shù)據(jù)。用戶也可以設(shè)置，將仿真數(shù)據(jù)傳回到SCADA服務(wù)器，在SCADA界面顯示。使用這種方法用戶可以直觀的比較SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)。但由于這種方法加大了SCADA服務(wù)器的負(fù)荷，數(shù)據(jù)傳輸效率會(huì)比另一種方法低。用戶可以根據(jù)自己的需要選擇。2泄露檢測（Leakfinder） 高壓氣體管道突然發(fā)生泄漏對(duì)周圍用戶、居民是非常危險(xiǎn)的，管道中不易察覺的細(xì)小泄漏也會(huì)給管網(wǎng)公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以對(duì)于管道氣體運(yùn)行公司來說，高壓管網(wǎng)的泄漏檢測是非常重要的。SPS中的Leakfinder在模型和數(shù)據(jù)精確的基礎(chǔ)上能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測管道運(yùn)行并檢測氣體泄漏。 Leakfinder由SPS在線仿真(Statefinder)和泄露分析器(Leakanalyzer)組成，建立了及時(shí)準(zhǔn)確地泄漏檢測系統(tǒng)。Statefinder使用SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤模擬管網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，Statefinder將會(huì)告知Leakanalyzer，它是泄漏檢測的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Leakanalyzer詳細(xì)檢查這些異常數(shù)據(jù)，并分析是否為氣體泄漏。如果泄露檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)泄漏點(diǎn)，它將立刻發(fā)出警報(bào)并顯示泄漏地點(diǎn)、泄漏時(shí)間、泄露速度和泄露氣體總量。這些數(shù)據(jù)將及時(shí)地反映到SCADA界面或用戶的自定義界面。 由于SCADA數(shù)據(jù)經(jīng)常存在的不穩(wěn)定性，即使將其調(diào)節(jié)在測量的有效重復(fù)性內(nèi)，它也很難被直接使用，因此為了得到液力學(xué)上合理的管道狀態(tài)，狀態(tài)預(yù)估過程允許假設(shè)虛擬流體在指定位置進(jìn)入或離開管道，這些指定的位置稱為監(jiān)測器。這種虛擬的流動(dòng)，即所謂的“診斷流”，在一個(gè)調(diào)試好的系統(tǒng)中應(yīng)該接近于零。引入的診斷流是檢測泄漏的關(guān)鍵。在真實(shí)管道中出現(xiàn)泄漏時(shí)，SCADA報(bào)告的壓力和流量與泄漏處的流出量相一致（在其本身的不確定性范圍內(nèi)）。在實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)估中，泄漏點(diǎn)并沒有流出量，達(dá)到同SCADA數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的液力學(xué)狀態(tài)預(yù)估的唯一方法，是在這些診斷流處允許流體離開仿真系統(tǒng)，從而留下泄漏的“紙跡”以供詳細(xì)分析。 基于狀態(tài)預(yù)估的結(jié)果，SPS支持兩種不同的泄漏檢測方法：監(jiān)測器平衡方法和泄漏量監(jiān)測方法。針對(duì)任何特定管線（也可能是每段管道），具體選擇采用何種方法取決于該特定管道的狀況、測量情況和液力學(xué)特性。對(duì)于這兩種技術(shù)，正確的使用方法是采用一種以上的檢漏時(shí)間間隔。這種策略是使用較短的檢漏時(shí)間間隔迅速探測大的泄漏，而使用較長的檢漏時(shí)間間隔多花一些時(shí)間檢測小的泄漏。 兩種檢漏算法都在ADL中采用，因此系統(tǒng)的修改和操作對(duì)項(xiàng)目工程師（或客戶的檢漏分析師）也非常“開放”。事實(shí)上，如果客戶有檢漏的特殊算法，ADL能夠很容易地支持對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)充。 在上面的介紹中我們提到Statefinder可以在SCADA系統(tǒng)丟失數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)數(shù)，并正常工作。所以在使用了Statefinder的Leakfinder中，當(dāng)管網(wǎng)中部分地區(qū)出現(xiàn)故障而無法得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，泄漏檢測系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行并檢測管網(wǎng)中的泄漏點(diǎn)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，Leakanalyzer能夠自動(dòng)調(diào)整泄漏檢測的門檻值（LDTs），以使系統(tǒng)保持正常運(yùn)行狀態(tài)，避免錯(cuò)誤報(bào)警。 泄漏檢測的精確度與模型建立、參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備的準(zhǔn)確度有關(guān)。當(dāng)客戶提供了計(jì)算所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)際模擬運(yùn)行后計(jì)算的結(jié)果可以估算泄漏檢測的精確度。當(dāng)然這一結(jié)果也是與所提供數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度相關(guān)的?？梢栽S諾客戶的是，在同一模型下，相同的參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，SPS泄漏檢測軟件Leakfinder是同行業(yè)軟件中泄漏檢測精確度最高的。 3動(dòng)態(tài)預(yù)測管網(wǎng)未來工況（Predictor）SPS的Predictor可以用于預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。它同樣是一個(gè)實(shí)時(shí)在線系統(tǒng)，包含了Statefinder和預(yù)測器。使用Statefinder得到當(dāng)前管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測器根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的對(duì)未來時(shí)間的管網(wǎng)進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測分為自動(dòng)預(yù)測和條件預(yù)測。 自動(dòng)預(yù)測使用Statefinder當(dāng)前的計(jì)算結(jié)果作為預(yù)測的起始點(diǎn)，操作員可以設(shè)置預(yù)測時(shí)間，并將負(fù)荷預(yù)測中計(jì)算的各用戶相應(yīng)時(shí)間段的負(fù)荷數(shù)據(jù)導(dǎo)入。預(yù)測系統(tǒng)則能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的計(jì)算出管網(wǎng)未來的運(yùn)行工況，它與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并行運(yùn)行，但時(shí)間軸是用戶設(shè)置的未來時(shí)間。同樣預(yù)測軟件也可以在預(yù)測中設(shè)置報(bào)警，以提醒操作員SCADA系統(tǒng)在未來可能要產(chǎn)生的報(bào)警。 在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，調(diào)度人員可以將客戶申報(bào)的第二天或未來幾小時(shí)的用氣量輸入預(yù)測系統(tǒng)，使用當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，查看管網(wǎng)是否能夠滿足客戶申報(bào)的用氣量。如滿足則用戶申報(bào)的用氣量可以作為用氣量計(jì)劃下發(fā)，如不滿足可在預(yù)測系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)證，制定新的用氣量計(jì)劃。 條件預(yù)測可以讓用戶設(shè)置一些假設(shè)的條件，并利用當(dāng)前管網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)所設(shè)條件發(fā)生時(shí)管網(wǎng)的運(yùn)行。例如：我們可以設(shè)置供氣點(diǎn)斷氣、管網(wǎng)中某點(diǎn)泄漏、某閥門關(guān)斷或備用氣源補(bǔ)氣等等。通過預(yù)測計(jì)算我們可以看到故障發(fā)生后管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、存活時(shí)間，操作員可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果制定相應(yīng)的搶修預(yù)案。 在日常的調(diào)度管理中，操作員可以把自動(dòng)預(yù)測作為默認(rèn)方式，設(shè)定好預(yù)測未來一天或未來一周的管網(wǎng)運(yùn)行。Predictor將會(huì)按設(shè)定值自動(dòng)預(yù)測。同時(shí)操作員可以設(shè)定幾種條件預(yù)測方案，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)操作員可手動(dòng)選擇，以制定搶修方案用。例如當(dāng)供氣點(diǎn)發(fā)生故障斷氣搶修時(shí)，操作員可以選擇供氣點(diǎn)斷氣的條件預(yù)測方案，使用當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)作為起始點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測，模擬未來管道的運(yùn)行。通過模擬仿真，操作員可以得到管網(wǎng)的存活時(shí)間，各個(gè)重要客戶點(diǎn)在故障后發(fā)生了怎樣的變化。這些數(shù)據(jù)可以有效的幫助操作員制定搶修計(jì)劃。在搶修過程中，在線仿真實(shí)時(shí)監(jiān)測管網(wǎng)的運(yùn)行，預(yù)測系統(tǒng)也能夠?qū)崟r(shí)的根據(jù)當(dāng)前管網(wǎng)的最新狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，操作員可以非常直觀地了解到搶修的進(jìn)程以及搶修方案是否正確。 對(duì)于預(yù)測結(jié)果的精確度和泄漏檢測系統(tǒng)一樣，是與當(dāng)前管道數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性相關(guān)的。這里提供一個(gè)例子來說明SPS與同類產(chǎn)品相比的優(yōu)越性。幾年前， 一家歐洲SCADA供應(yīng)商曾利用獨(dú)立的試驗(yàn)來測試仿真軟件。SCADA供應(yīng)商從海底輸氣管道收集了上游和下游24小時(shí)壓力和流量數(shù)據(jù)，為了仿真軟件供應(yīng)商們標(biāo)定它們的模型，提供了管道的物理數(shù)據(jù)（長度，直徑，壁厚，高度曲線等等）、氣體成份和前8小時(shí)的數(shù)據(jù)，隨后16小時(shí)的下游壓力沒有提供。而在下游壓力“消失”的16個(gè)小時(shí)中關(guān)閉和開啟一個(gè)管道隔斷閥，在系統(tǒng)中引進(jìn)劇烈的瞬態(tài)變化，使測試復(fù)雜化。 測試是估算缺少的下游壓力（SCADA供應(yīng)商知道其實(shí)際值）。 仿真軟件供應(yīng)商們把他們的估算送回SCADA供應(yīng)商分析，Advantica的SPS評(píng)為最佳仿真預(yù)測系統(tǒng) 4.離線仿真（Simulator）離線分析是管網(wǎng)某一時(shí)間點(diǎn)靜態(tài)平衡下的分析計(jì)算。調(diào)度人員可以將某一點(diǎn)的SCADA數(shù)據(jù)導(dǎo)入仿真系統(tǒng)，計(jì)算管網(wǎng)在該時(shí)間點(diǎn)的儲(chǔ)氣量、各點(diǎn)壓力、流量數(shù)據(jù)、燃?xì)鉄嶂档?。用戶需要增大或減少用氣量時(shí)，也可以通過離線計(jì)算查看更改是否合理，會(huì)不會(huì)超出管網(wǎng)的負(fù)荷能力。 在管網(wǎng)運(yùn)行過程中用戶用氣量的變化會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)壓力變化。例如柘中電廠加大用氣量就會(huì)導(dǎo)致白鶴到柘中電廠中間管道壓力的下降。調(diào)度人員可以利用離線系統(tǒng)計(jì)算當(dāng)管網(wǎng)負(fù)荷已經(jīng)很大的情況下是否還允許用戶加大用量，或者為保證某些重要用戶的使用可以適當(dāng)減少周圍哪些用戶的使用。 此計(jì)算是在仿真軟件離線分析下進(jìn)行的，通常情況下調(diào)度人員可以從SCADA系統(tǒng)導(dǎo)入一天、一月或一季度中用氣量高峰時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)到仿真系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)包括氣源點(diǎn)的壓力、調(diào)壓站的出口壓力以及用戶的用氣量。然后調(diào)度人員人為的加大某一用戶的用氣量，通過離線計(jì)算察看管網(wǎng)的壓力是否能夠承受。或者在運(yùn)行過程中某一用戶臨時(shí)需要加大用氣量，而調(diào)度人員不確認(rèn)在當(dāng)前管網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)下是否能夠承受此需求。那么此時(shí)調(diào)度人員可以導(dǎo)出當(dāng)前時(shí)間的SCADA數(shù)據(jù)到仿真系統(tǒng)，通過設(shè)置該用戶的用氣量來計(jì)算管網(wǎng)的壓力。如果加大用氣量導(dǎo)致了管網(wǎng)失壓，在允許的情況下調(diào)度人員也可以設(shè)置減少周圍用戶的用氣量以保證此用戶的用氣。利用離線分析，可以計(jì)算出其他用戶的用氣量減少多少即可滿足此用戶的需求。 離線分析也可用于管道設(shè)計(jì)。當(dāng)管網(wǎng)中需要增加或減少管道時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以在離線系統(tǒng)中建立模型，進(jìn)行模擬計(jì)算，使用分析驗(yàn)證加、減管道的合理性。5.操作員培訓(xùn)系統(tǒng)（Trainer） 操作員培訓(xùn)系統(tǒng)(Trainer)為管網(wǎng)調(diào)度人員提供了一個(gè)完全模擬SCADA系統(tǒng)操作的環(huán)境。它是一套離線的系統(tǒng)，就像飛行員培訓(xùn)系統(tǒng)一樣，Trainer提供了完全仿真的SCADA環(huán)境。它可以真實(shí)的模擬管網(wǎng)氣體的動(dòng)態(tài)工況和管網(wǎng)中設(shè)備的運(yùn)行，操作員會(huì)感覺像在操作真正的管網(wǎng)。操作員培訓(xùn)系統(tǒng)提供了一套開發(fā)工具可以由用戶自定義開發(fā)模擬系統(tǒng)的操作界面、管網(wǎng)的運(yùn)行方式，它可以與SPS在線和離線軟件相連讀取仿真數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。培訓(xùn)系統(tǒng)可以模擬所有操作員所需要的日常操作：啟停壓縮機(jī)、改變?nèi)我恻c(diǎn)的壓力/流量、開/關(guān)閥等。此外，Trainer還可以模擬RTU對(duì)壓縮機(jī)的非連續(xù)控制。所有這些操作與在真實(shí)的SCADA系統(tǒng)中操作完全一樣，但操作對(duì)SCADA沒有任何影響。 SPS/培訓(xùn)器建立在SPS高保真液力學(xué)仿真精確性的基礎(chǔ)上，配以控制室式的操作員圖形界面。操作界面可以設(shè)置為兩種不同風(fēng)格。 有“圖形界面”的SPS/培訓(xùn)器一般在微機(jī)上運(yùn)行，在這種情況下，使用同我們的示意圖軟件編程工具相連的Microsoft? Visual Basic建立屏幕對(duì)話框，供用戶與培訓(xùn)程序交互作用。這些屏幕通常被設(shè)計(jì)成外表和行為類似于控制室的SCADA屏幕。依據(jù)SCADA系統(tǒng)的制造年限（或?qū)W生界面的設(shè)計(jì)），一些控制室屏幕可能僅有簡單的圖形，而依靠文字表格將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學(xué)生；而另一些界面則會(huì)有站內(nèi)設(shè)備、流動(dòng)路線等的動(dòng)態(tài)顯示（顏色變化、動(dòng)畫）。Visual Basic很容易支持這類界面，示意圖軟件的細(xì)節(jié)將在下一節(jié)提供。 有“SCADA界面”的SPS/培訓(xùn)器使其主機(jī)同SCADA主機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)復(fù)制件結(jié)合。復(fù)制的SCADA主機(jī)系統(tǒng)以為它是在與真實(shí)的管線通訊，而實(shí)際上是由SPS/培訓(xùn)器截獲這些通訊，并從正在進(jìn)行的仿真中反回?cái)?shù)據(jù)。SPS/培訓(xùn)器也截獲發(fā)往現(xiàn)場的設(shè)備控制和定點(diǎn)的指令，同時(shí)在仿真中執(zhí)行同等的控制。 用戶在培訓(xùn)操作員時(shí)，可以使用Trainer預(yù)定義一些管網(wǎng)故障，在培訓(xùn)過程中操作員將學(xué)會(huì)如何處理這些故障，以使得在實(shí)際的管網(wǎng)運(yùn)行過程中受培訓(xùn)的操作員能夠正確處理。 在實(shí)際的SCADA系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過RTU采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，傳送到SCADA服務(wù)器，操作員通過SCADA操作界面GUI查看管道數(shù)據(jù)并下發(fā)操作命令。在培訓(xùn)系統(tǒng)中用戶使用Trainer開發(fā)并復(fù)制了SCADA服務(wù)器，SPS的仿真數(shù)據(jù)傳送到Trainer主機(jī)，這相當(dāng)于實(shí)際系統(tǒng)中RTU的采集數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)傳送到復(fù)制的SCADA服務(wù)器，而培訓(xùn)系統(tǒng)界面相當(dāng)于SCADA系統(tǒng)GUI，受培訓(xùn)人員就像在操作實(shí)際的SCADA系統(tǒng)。 培訓(xùn)系統(tǒng)還提供了操作員考核功能。它以培訓(xùn)系統(tǒng)為背景，用戶可以自定義考核內(nèi)容，對(duì)操作員培訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行檢查。 二、負(fù)荷預(yù)測（Forecaster） 天然氣管網(wǎng)公司在日常的運(yùn)行中，需要知道整個(gè)管網(wǎng)的供氣能力、各用戶未來的需求量、用戶的用氣趨勢(shì)，并平衡供氣量和用氣負(fù)荷。負(fù)荷預(yù)測軟件Forecaster提供了用戶用氣量預(yù)測的功能。它可以計(jì)算并繪制未來用戶用氣量曲線，幫助天然氣管網(wǎng)公司平衡供氣量和需求以及幫助調(diào)度員制定調(diào)峰計(jì)劃。Forecaster可以幫助調(diào)度人員預(yù)測住宅用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶以及大型電廠等用戶的用氣量。天然氣公司對(duì)用戶未來用氣量掌握的越詳細(xì)就越能準(zhǔn)確的知道所需購買的供氣量，從而可以大幅度降低開銷和減少浪費(fèi)。 上圖是預(yù)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。整個(gè)預(yù)測系統(tǒng)由四大部分支持：負(fù)荷預(yù)測軟件Forecaster、歷史天氣數(shù)據(jù)、SCADA歷史數(shù)據(jù)以及客戶信息系統(tǒng)(CIS)的客戶數(shù)據(jù)。其中歷史天氣數(shù)據(jù)、SCADA歷史數(shù)據(jù)和客戶信息數(shù)據(jù)是負(fù)荷預(yù)測的數(shù)據(jù)計(jì)算依據(jù)。Advantica的Forecaster預(yù)測軟件共有6種計(jì)算方法用于負(fù)荷預(yù)測計(jì)算，Regression（回歸法）、Neural Network（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法）、Auto Regressive Integrated Moving Average（ARIMA） （差分自回歸滑動(dòng)平均法）、Carnak（Carnak法）、Combination（綜合法）和Bayesian（貝葉斯法）。它們的計(jì)算原理如下圖所示，Combination是前四種方法的綜合運(yùn)用，Bayesian方法使用了貝葉斯統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行計(jì)算。我們可以為不同的用戶選擇不同的計(jì)算方法，并可以使用XML語言對(duì)各種計(jì)算方法進(jìn)行配置，反復(fù)計(jì)算進(jìn)行比較，為各個(gè)用戶選擇最適合他們的方法，能夠最準(zhǔn)確地預(yù)測用氣量。Forecaster使用客戶信息結(jié)合天氣數(shù)據(jù)在模型中建立負(fù)荷預(yù)測，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Oracle數(shù)據(jù)庫中。豐富的歷史數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確預(yù)測的前提，一般在負(fù)荷預(yù)測前，都要收集幾年的SCADA歷史數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)。操