一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，包括如下步骤：以电源支路节点为起点，将所有支路节点分为n个集合；依据获得的每个支路节点集合S

A parallel calculation method for short circuit current of high voltage power grid in coal mine

The invention discloses a coal mine high-voltage power grid short circuit current parallel computing method, which comprises the following steps: taking power branch node as a starting point, all branch nodes are divided into N sets; according to each branch node obtains the set S

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法
本专利技术公开了一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，属于煤矿高压供电网络短路计算领域。
技术介绍
35kV以上的电力网中存在多个电源，属于复杂闭式电网，短路计算较为复杂；而矿井高压供电系统为6kV或10kV等级，两个电源应采用分列运行方式，或者是一路使用一路备用，属于单电源开式电网，其短路计算可采用比较简单的绝对值法或相对值法。针对矿井高压供电系统完成自动短路计算需要首先获取高压供电系统的网络拓扑结构，依据获取的网络拓扑结构使用绝对值法或相对值法完成自动短路计算功能。当前，已有的基于关联矩阵的矿井高压供电系统自动短路计算方法主要是基于关联矩阵完成连通性分析，获得矿井高压供电系统的网络拓扑结构，以此为基础实现供电系统的自动短路计算功能。该方法构建的拓扑分析模型结构清晰，扩展性强，能够较好地实现矿井高压电网自动短路计算功能；但在矿井高压供电系统中节点数量较多，基于关联矩阵完成矿井高压电网自动短路计算时间复杂度较高，时间开销大，为了能够以较少的时间开销基于关联矩阵完成矿井高压电网的自动短路计算，本专利技术提出了一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，该方法基于矿井高压供电系统结构特点，充分利用并行计算技术，实现煤矿高压电网的短路电流并行计算。本专利技术提出的一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法基于关联矩阵和并行计算技术构造矿井高压供电系统的网络拓扑模型，能够很方便地完成矿井高压供电系统供电网络的拓扑辨识,并以此为基础实现并行短路计算功能，能够有效降低短路计算的时间开销。
技术实现思路
依据每条支路节点直接控制的供电线路建立支路节点-供电线路邻接表T；通过该邻接表，可以依据相应的支路节点编号查询到其直接控制的供电线路基本参数，包括供电线路长度、供电线路型号、单位电阻和单位电抗信息；并设置矿井高压供电系统最大运行方式下的系统电抗和最小运行方式下的系统电抗；设置矿井高压供电系统的电源支路节点，电源支路节点是指由上级供电部门直接供电的支路节点。假定开关状态为合闸的电源支路节点的数量有n个，以煤矿高压供电系统电源支路节点为起点，将煤矿高压供电系统支路节点分为n个集合，每个支路节点集合用表示，；具体步骤如下：步骤1）、将煤矿高压供电系统中所有开关状态为合闸的电源支路节点加入到集合中，假定开关状态为合闸的电源支路节点的数量有n个；从中取出一个电源支路节点，的数值设置为1，执行步骤2）；步骤2）、该电源支路节点用表示，将加入到支路节点集合中，在煤矿高压供电系统中查找由电源支路节点供电的所有开关状态为合闸的支路节点，并将获得的所有支路节点加入到集合中；步骤3）、如果集合不为空，从集合中取出下一个电源支路节点，将的数值加1，执行步骤2）；如果集合为空，则可获得n个支路节点集合，每个支路节点集合用表示，对每个支路节点集合中的支路节点从序号1开始顺序编号。依据获得的每个支路节点集合()，基于先到先服务的调度原则，分别对每个支路节点集合()基于关联矩阵进行并行网络拓扑分析，获得每个支路节点集合对应的最终供电关联矩阵()；在完成矩阵运算时，将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制或运算；具体步骤如下：步骤1）、将获得的每个支路节点集合()加入数据调度任务队列Q1中；按照先到先服务的原则，针对数据调度队列Q1中的每个支路节点集合()，执行步骤2）；步骤2）、判断当前系统活动线程数是否达到最大线程设置数，若已达到，等待V秒后，重复执行步骤2）；若未达到，则创建一个新的空闲线程，将之前取出的支路节点集合绑定在新建的空闲线程中，将此线程设置为繁忙线程，加入到繁忙线程队列B1中，执行步骤3）；步骤3）、从繁忙线程队列B1中，取出所述绑定支路节点集合的繁忙线程，执行该繁忙线程；该线程依据获得的支路节点集合基于关联矩阵进行网络拓扑分析，获得相应的最终供电关联矩阵()，线程执行完毕后，释放该繁忙线程；在步骤3）中，依据获得的支路节点集合获得相应的最终供电关联矩阵的具体执行步骤如下：步骤31）、支路节点集合中支路节点的数量用表示，依据支路节点集合中支路节点之间的供电关系生成支路节点和支路节点的直接供电关联矩阵，则关联矩阵为行列，关联矩阵以支路节点顺序号为行号，以支路节点顺序号为列号；在关联矩阵中，如果支路节点q由支路节点t直接供电，则在关联矩阵中的第q行第t列的元素对应的值为1，否则为0；当q和t相等时，关联矩阵中的第q行第t列的元素对应的值为1；步骤32）、将矩阵和自身做矩阵乘法运算，得到一个新的矩阵，；步骤33）、比较矩阵和矩阵是否发生变化，如果发生变化，则将矩阵的数值赋予矩阵，重复执行步骤32）；反之，则计算所得的矩阵即是支路节点与支路节点的最终供电关联矩阵，矩阵为行列。假定煤矿高压供电系统中开关状态为合闸的支路节点(包括电源支路节点)的数量有m个，依据获得的所有供电关联矩阵()生成整个高压供电系统的最终供电关联矩阵；在完成矩阵运算时，将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制或运算；具体执行步骤如下：步骤1）、依据关联矩阵()生成其对应的左侧变换矩阵，变换矩阵为m行列；将变换矩阵中所有元素的数值设置为0；针对每个变换矩阵()执行步骤2）；步骤2）、如果，则将变换矩阵中第行第列元素的数值设置为1，其中；如果，则将变换矩阵中第（）行第列元素的数值设置为1，其中；步骤3）、依据关联矩阵()生成其对应的右侧变换矩阵，变换矩阵为行m列；将变换矩阵中所有元素的数值设置为0；针对每个变换矩阵执行步骤4）；步骤4）、如果，则将变换矩阵中第行第列元素的数值设置为1，其中；如果，则将变换矩阵中第行第()列元素的数值设置为1，其中；步骤5）、依据供电关联矩阵、左侧变换矩阵和右侧变换矩阵()生成整个高压供电系统的最终供电关联矩阵；最终供电关联矩阵。将煤矿高压供电系统中开关状态为合闸的m个支路节点加入到集合中。依据获得的支路节点集合，基于先到先服务的调度原则，基于关联矩阵完成每个支路节点对应短路电流的并行计算；具体执行步骤如下：步骤1）、从支路节点集合中取出一个支路节点，执行步骤2）；步骤2）、取出的支路节点用表示；将获得的支路节点()放入数据调度任务队列Q2中；步骤3）、判断当前活动线程数是否达到最大线程设置数，若已达到，等待V秒后，重复执行步骤3）；若未达到，则创建一个新的空闲线程，将之前取出的支路节点绑定在新建的空闲线程中，将此线程设置为繁忙线程，加入到繁忙线程队列B2中，执行步骤4）；步骤4）、从繁忙线程队列B2中，取出所述绑定支路节点的繁忙线程，执行该繁忙线程，该线程依据获得的支路节点基于关联矩阵计算其对应的短路电流；支路节点对应的短路电流计算完成后释放其对应的繁忙线程；步骤5）、如果支路节点集合不为空，则从支路节点集合中取出一个支路节点，执行步骤2）；如果支路节点集合为空，则短路计算调度完成；在步骤4）中，依据获得的支路节点基于关联矩阵计算其对应短路电流的具体执行步骤如下：步骤41）、当支路节点对应的线路末端发生短路时，因线路由支路节点直接控制，因此首先在最终供电关联矩阵中找到支路节点对应的行，然后找到该行中数值为1的所有元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，其特征在于，所描述的短路电流并行计算方法包括如下步骤：步骤11、假定开关状态为合闸的电源支路节点的数量有n个，以煤矿高压供电系统电源支路节点为起点，将煤矿高压供电系统支路节点分为n个集合，每个支路节点集合用

【技术特征摘要】
1.一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，其特征在于，所描述的短路电流并行计算方法包括如下步骤：步骤11、假定开关状态为合闸的电源支路节点的数量有n个，以煤矿高压供电系统电源支路节点为起点，将煤矿高压供电系统支路节点分为n个集合，每个支路节点集合用表示，；步骤12、依据获得的每个支路节点集合()，基于先到先服务的调度原则，分别对每个支路节点集合()基于关联矩阵进行并行网络拓扑分析，获得每个支路节点集合对应的最终供电关联矩阵()；步骤13、假定煤矿高压供电系统中开关状态为合闸的支路节点(包括电源支路节点)的数量有m个，依据获得的所有供电关联矩阵()生成整个高压供电系统的最终供电关联矩阵；步骤14、将煤矿高压供电系统中开关状态为合闸的m个支路节点加入到集合中；步骤15、依据获得的支路节点集合，基于先到先服务的调度原则，基于关联矩阵完成每个支路节点对应短路电流的并行计算；在步骤13中，主要进行如下步骤：步骤131、依据关联矩阵()生成其对应的左侧变换矩阵，变换矩阵为m行列；将变换矩阵中所有元素的数值设置为0；针对每个变换矩阵()执行步骤132；步骤132、如果，则将变换矩阵中第行第列元素的数值设置为1，其中；如果，则将变换矩阵中第（）行第列元素的数值设置为1，其中；步骤133、依据关联矩阵()生成其对应的右侧变换矩阵，变换矩阵为行m列；将变换矩阵中所有元素的数值设置为0；针对每个变换矩阵执行步骤134；步骤134、如果，则将变换矩阵中第行第列元素的数值设置为1，其中；如果，则将变换矩阵中第行第()列元素的数值设置为1，其中；步骤135、依据供电关联矩阵、左侧变换矩阵和右侧变换矩阵()生成整个高压供电系统的最终供电关联矩阵；最终供电关联矩阵。2.根据权利要求1所述的一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，其特征在于，在步骤11中，主要进行如下步骤：步骤21、将煤矿高压供电系统中所有开关状态为合闸的电源支路节点加入到集合中，假定开关状态为合闸的电源支路节点的数量有n个；从中取出一个电源支路节点，的数值设置为1，执行步骤22；步骤22、该电源支路节点用表示，将加入到支路节点集合中，在煤矿高压供电系统中查找由电源支路节点供电的所有开关状态为合闸的支路节点，并将获得的所有支路节点加入到集合中；步骤23、如果集合不为空，从集合中取出下一个电源支路节点，将的数值加1，执行步骤22；如果集合为空，则可获得n个支路节点集合，每个支路节点集合用表示，对每个支路节点集合中的支路节点从序号1开始顺序编号。3.根据权利要求1所述的一种煤矿高压电网短路电流并行计算方法，其特征在于，在步骤12中，主要进行如下步骤：步骤31、将获得的每个支路节点集合()加入数据调度任务队列Q1中；按照先到先服务的原则，针对数据调度队列Q1中的每个支路节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新良，付萌萌，刘志平，王光超，李自强，黄青改，王新，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41