工商業用戶計量管理系統在城市燃氣的應用

王思雨，田云祥，高強(陜西城市燃氣產業發展有限公司，陜西 西安 710000)

0 引言

燃氣供銷差直接影響燃氣企業的經濟效益，是反映燃氣企業整體管理水平的綜合性指標之一。如何加強供銷差的控制管理，使其處于合理水平，是每一個燃氣企業必須重視和關注的管理難點，控制和降低供銷差是每一個燃氣企業的重要工作任務之一。在此背景下引入計量管理系統可以快速、有效地降低燃氣企業的供銷差。

1 供銷差

燃氣供銷差表示銷售給終端燃氣用戶氣量與城市燃氣公司門站供應量間的差額，其高低會帶給燃氣企業直接性的經濟效益影響，是燃氣企業整體素質、經營管理水平的一個主要反映標志。計算方法如式(1)所示：

式中：V1為供應量，即出站的氣量總和(Nm3)；V2為銷售量，即用戶端使用的燃氣量總和(Nm3)。

2 系統架構

工商用戶計量管理分析系統基于SOA體系架構和分布式多層體系架構，以業務信息管理和資源管理為基礎、業務過程控制管理為核心，支持 Web Service、支持管理、支持業務流程重組、支持多數據庫系統的統一架構平臺。系統可以由使用者根據具體需求定制，滿足企業持續改進的管理需求，還可以基于該平臺進行開發和服務[1]。主要包括數據在線監測、監控模型管理、數據分析、業務管理等功能。系統總覽圖如圖1所示。

圖1 系統總覽圖

3 在線監測

3.1 實時監控

實時數據是實現計量數據管控分析的基礎，實時監控主要對各種變量按照預定義的報警限值進行統計處理，產生相應的報警事項，并統計最大值、最小值及發生時間、平均值等；按不同條件查詢單一用戶的流量表運行數據，包括用氣量、壓力、溫度、流量等，可篩選出最大值及發生時間、最小值，統計平均值[2]。實施監控的主要監控對象包括溫度、壓力、瞬時流量、累計流量、設備狀態、用氣狀態等。

3.2 報警閾值設定

數據報警的傳統閾值多為最大值或最小值報警，但是單一的最值報警機制已無法滿足實際運轉需要。因此需要更為多元的報警閾值設定機制，包括固定值報警、預測值報警、混合值報警等。固定值報警即傳統的上下限限值報警，例如某壓力報警的上限可設置為0.3 MPa，下限為0.2 MPa，當該壓力實際運轉數值不在0.2～0.3 MPa區間內時，系統則會產生相應的報警信息。

預測值報警是先根據一段時間的歷史數據生成當天的預測值，選擇的時間段可以根據實際需要來設定如最近三天、最近一周、或者去年同期等，然后根據實際值與預測值偏差率計算得出的報警閾值。偏差率根據實際需要手動設定。

報警閾值(上限)=預測值*(1+偏差率)；

報警閾值(下限)=預測值*(1+偏差率)。

混合值報警是在固定值報警和預測值報警的基礎上做分時段的設置，可支持到8個時段，時段可以交差。例如可在夜間0～3點時段設置固定值報警，在正常用氣時段17～21點設置預測值報警[3]。根據不同的用戶類型確定其用氣規律，并配合選用相應的報警閾值設定方式，從而使系統的報警功能更加精準。

4 數據分析

系統全天候掃描用戶用氣數據，對用戶數據進行不同維度(量程匹配分析、用量異常分析、壓力異常分析、夜間泄漏分析、報警分析)的大數據分析，將分析結果進行匯總并直觀展現，精確定位異常用戶；對發生報警的數據進行統計分析，并將異常的類型和事件進行歸類分析，為提高采集穩定性及設備穩定性提供數據支持，同時可在氣源緊張的環境下對大用戶用氣限制提供信息反饋。

4.1 流量異常分析

對物聯設備數據采集的瞬時流量進行預警分析，包括：數值波動、超過閾值、數值異常、微小流、恒流量等進行告警，通過對異常數據給定時間段最大值、最小值，查詢所選區域內表具用氣量異常的數據，對異常夜間過氣用戶進行安檢提示。

通過最小流量夜間測漏法，檢測各個節點的泄漏情況。給定時間段最大值、最小值，查詢所選區域內氣表用氣量超出最小值的數據，對異常夜間過氣用戶進行安檢提示。

4.2 選型異常分析

流量表適配分析是對其設計參數和運行工況的分析，從而篩查出量程偏小、量程偏大等儀表選型問題。

量程匹配分析：根據顯示的流量分析過載、極小量情況，結合表具參數，分揀出大表小用、小表大用等情況，從而建議改用更加適合終端用戶用氣規律的表具型號規格，使計量數據更加準確。

分析方法：將流量表工況流量百分比分級，計算流量計處于各級段的時間，形成流量表分析表，分析用氣規律，結合該流量計下所有用氣設備額定流量的信息，得出量程匹配與計量器具選型的最佳結果。

口徑匹配分析：通過對流量表的流量監測情況，分析低流量、正常流量、過載流量占流量表運行總時間的百分比，來查看計量器具選型是否合適，從而指導用戶選用更加合適的流量計，從而提高計量精度，減小供銷差。

4.3 用量異常分析

通過用氣規律分析，發現用戶私增用氣設備、調整計量儀表、私改管路等非法用氣，對讀數異常變小、逆行倒走進行監控；根據表具的用量分析，分析日用量與關鍵參數(最低耗氣量、日額定用量)的關系，篩選用量異常用戶，針對連續5天(可設)以上越限用戶，進行安檢提示。還包括：日用量與昨日用量對比分析、日用量與前5～20天(可設)用量均值對比分析、月用量與上月用氣量對比分析、月用量與去年同期對比分析、月用量超過1萬立方米(可設)用戶分析。

4.4 溫度壓力異常分析

通過實時上傳的表具端溫度、壓力數值，及時發現計量器具異常，同時通過測量值不變、激增、陡降、跳變、異常波動等儀表故障或人為破壞，避免由于計量數據關鍵因素有誤而導致的計量失準。

4.5 其他維度分析

時段用量異常：時段用量異常，支持用戶根據自身用氣規律，在不同時段設置不同的報警限值，從而大大提高了系統監測的靈敏度。

行業特征分析：根據用戶標注的行業屬性統計用氣數據，并用曲線繪制出特征，支持不同行業或同行業用戶用氣特征對比。根據每個行業的當月用量和往年同期用量分析行業的用氣峰值時段，了解行業特征，針對不同行業統計用氣的用量，輔助用氣計劃填報。

月用量對比分析：對各燃氣用戶的當月用氣量與上月用氣量，去年同期用氣量進行對比，分析同比變化率及環比變化率，使燃氣公司對該用戶的用氣規律有更好的了解。

月連續未用分析：對連續N(可自定義)月未用氣的用戶進行統計，從而使操作人員對大型用戶的用氣情況有更好的掌握，以便合理填報用氣計劃。

月用量連續下降分析：對用氣量連續N(可自定義)天下降的燃氣用戶進行統計分析，使操作人員及時掌握用戶動態，提醒操作人員與燃氣用戶溝通了解用氣計劃，從而更加合理地進行燃氣調度管理，同時提示是否需要現場查看該用戶是否存在用氣異常現象。

季節特性分析：按季節分析用戶用氣特征，四季同比、跨年同季節同比，幫助判斷用氣規律；篩選出最大值及發生時間，分析不均勻性，采暖季用氣分析等對各燃氣用戶的月用氣量、上月用氣量與季度用量，去年同期用氣量進行對比，分析同比變化率及環比變化率，使燃氣公司對用戶的用氣規律有更好的了解。可根據各個用戶節點用氣的歷史數據、季節、天氣等情況進行用氣預測，對峰谷用氣情況進行預測預警，提供削峰填谷的供氣方案。

5 業務管理

報警監控：異常報警趨勢監控及新增用戶報警提醒。

異常處理：可與工單維修系統聯動，形成對異常報警的閉環處理流程，并且返回處理結果。系統對異常報警篩查結果進行維修工單派單，派單結果發送到工單維修系統，待處理完成后，工單系統結果反饋至本系統，并完成統計結果。

用戶監控：針對一戶多流量表的情況，系統支持合并計算，可自定義公式完成各種運算，計算周期可選擇設定，滿足不同的應用要求。

主備表監控：當同時存在主備表或并行表時可進行對比監控，對比分析，通過用氣分析發現異常計量，輔助選擇最優表計進行計量。

采集缺漏查詢：系統通過不同條件查詢各類采集數據，如有缺漏能發現和篩選，對缺漏數據可進行手工補錄或系統自動召測(需現場硬件支持)。

6 工商戶燃氣供銷差原因與解決方法

6.1 原因

一是用戶燃氣表具精度差異。相比居民用戶而言，工商戶用氣量明顯更大，相關設備熱負荷具備較明顯的區別，且會有較大范圍的波動情況存在于用氣量中，多數商業用戶為提前完成天然氣的安裝，在燃燒器具尚未確定時便提出安裝申請，此時可能會有偏離實際情況的設計參數存在，燃燒器具最終會形成額定流量或用氣壓力不符合計量表型號的問題，導致計量精度受影響；小流量時或許不計量或精確性不足，功效產率更高。二是安裝工程質量。如果工作人員施工中未能嚴格參照相關規范進行，稍有不慎就會有焊渣進入表內，或是試壓和吹掃中造成雜物、泥水進入表內的情況，此時表具出現丟量或不走字的問題。同時，如果渦輪表前后直管段未滿足規定的要求，也會影響后續計量的準確性。

6.2 解決方法

首先，在設計初期應當到達現場認真落實勘查工作，以用戶資料、用氣設備參數為中心，在全面把握用氣規律、規模等信息的基礎上，合理擺放用氣設備與勘查計量表，并聯系用戶做好表具位置的確定，盡量在單獨的表房或有維修通道的室外安裝表具，以免過于惡劣的使用環境或可能被破壞的空間位置影響后續燃氣表具的維修保養。其次，設計方案確定中，相同單位生活、采暖和空調、工業生產等性質不同的用氣，此時應當分表計量，以免有誤差出現在計量結果中。煲仔爐等多臺性質一致的用氣設備，出現不低于40 m3/h的用氣量時，計量中也有必要引入分表分流，以單塊表下用氣設備消耗的總共氣量乘以同時工作系數后即可獲取計量表額定流量，25%～85%的計量表量程范圍可確定為用氣量。最后，面向各個領出的工商業流量計貫徹落實封裝處理工序，在確保輕拿輕放的前提下搬運、運輸。在監理公司現場監督的前提下進行表具拆封、安裝施工、吹掃等，且安裝中需要密切關注表內是否進入雜物，消除安裝單位施工中不規范施工的情況，從源頭上嚴格控制燃氣供銷差率。

7 結語

供銷差問題直接影響著城燃企業的經濟指標，借助信息化手段可以高效降低供銷差，提高城燃企業的管理水平與經濟效益，提高資源利用率，助力國家實現雙碳戰略。