一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法技术

本发明专利技术公开T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，属于煤矿高压电网短路计算技术领域，首先依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系生成干路节点与干路节点的关联矩阵，进线节点与干路节点的关联矩阵；再者计算干路节点与支路节点最终供电关联矩阵并完成矩阵运算；其次依据单向图的连通性，计算支路节点与支路节点供电关联矩阵和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵并完成矩阵运算；最后当支路节点直接控制的线路发生短路故障时，完成矿井高压供电系统自动短路计算。本发明专利技术采用T型结构的高压供电系统，在发生短路故障时，限制煤矿高压供电系统的供电级数，避免矿井高压电网由于越级跳闸而导致大面积停电事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法
本专利技术属于煤矿高压电网短路计算
，尤其涉及一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法。
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。一般情况下，在矿井高压电网中，相邻的出线开关都是从进线开关后的母线引出，但采用这种接线方式会导致煤矿井下供电级数较多，当发生短路故障时容易导致越级跳闸现象，为了能够降低煤矿高压供电系统的供电级数，在某些煤矿中采用了T型结构的高压供电系统，以便能够有效限制煤矿高压供电系统的供电级数。已有的矿井高压电网自动短路计算方法都是针对一般情况下的供电系统完成自动短路计算，针对T型结构矿井高压电网的自动短路计算方法还未见报道。本专利技术提出的一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，能够依据T型结构矿井高压电网的供电系统特点，构造T型结构矿井高压供电系统的网络拓扑模型，能够很方便地完成T型结构矿井高压供电系统供电网络的拓扑辨识，并以此为基础实现自动短路计算功能，具有方法简单、效率高等特点。
技术实现思路
本专利技术之目的在于提供一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的煤矿高压供电系统的供电级数多，发生短路故障时导致越级跳闸的问题。针对矿井高压供电系统，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；依据每条干路节点直接控制的供电线路建立干路节点-供电线路邻接表TT；通过该邻接表，可以依据相应的干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、单位电阻和单位电控信息；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。针对矿井高压供电系统，以进线开关连接的母线作为进线节点、以高压出线开关连接的支路作为支路节点，以干路高压开关连接的干路作为干路节点，如果进线节点有m个，支路节点有n个，干路节点有k个，步骤11：依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系生成干路节点与干路节点的关联矩阵A，干路节点与支路节点的关联矩阵B，进线节点与干路节点的关联矩阵D，支路节点与进线节点的关联矩阵E；步骤12：依据关联矩阵A和关联矩阵B计算干路节点与支路节点最终供电关联矩阵U，关联矩阵U为k行n列，在关联矩阵U中可以描述某干路节点是由哪些支路节点供电的；同时，完成矩阵运算；步骤13：依据单向图的连通性，计算支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G；同时，完成矩阵运算；步骤14：当支路节点直接控制的线路发生短路故障时，依据支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G完成矿井高压供电系统自动短路计算。其中，优选地，在步骤11中，关联矩阵A为k行k列，关联矩阵A以干路节点顺序号为行号，以干路节点顺序号为列号；关联矩阵B为k行n列，关联矩阵B以干路节点顺序号为行号，以支路节点顺序号为列号；关联矩阵D为m行k列，关联矩阵D以进线节点顺序号为行号，以干路节点顺序号为列号；关联矩阵E为n行m列，关联矩阵E以支路节点顺序号为行号，以进线节点顺序号为列号，具体步骤如下：步骤21：在生成关联矩阵A的过程中，关联矩阵A中第i行第j列的元素用Aij表示，在i≠j的情况下，如果第i行对应的干路节点由第j列对应的干路节点直接供电，且第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Aij＝1，否则Aij＝0；在i＝j的情况下，如果第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Aij＝1，否则Aij＝0；步骤22：在生成关联矩阵B的过程中，关联矩阵B中第i行第j列的元素用Bij表示，如果第i行对应的干路节点由第j列对应的支路节点直接供电，且第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的支路节点上高压开关状态为合闸，则Bij＝1，否则Bij＝0；步骤23：在生成关联矩阵D的过程中，关联矩阵D中第i行第j列的元素用Dij表示，如果第i行对应的进线节点由第j列对应的干路节点直接供电，且第i行对应的支路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Dij＝1，否则Dij＝0；步骤24：在生成关联矩阵E的过程中，关联矩阵E中第i行第j列的元素用Eij表示，如果第i行对应的支路节点由第j列对应的进线节点直接供电，且第i行对应的支路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Eij＝1，否则Eij＝0。其中，优选地，在步骤12中的在完成矩阵运算时，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，具体计算步骤如下：步骤31：依据支路节点上高压开关的分合闸状态，生成支路节点上高压开关的开关状态矢量S，开关状态矢量S包含n个元素；在开关状态矢量S中，开关状态合闸，对应元素值为1，反之，则为0；步骤32：依据干路节点上高压开关的分合闸状态，生成干路节点上高压开关的开关状态矢量Q，开关状态矢量Q包含k个元素，在开关状态矢量Q中，开关状态合闸，对应元素值为1；反之，则为0；步骤33：依据单向图的连通性，将关联矩阵A和关联矩阵B做乘法运算，得到原始的第1级干路节点与支路节点供电关联矩阵L，L＝A*B；步骤34：依据关联矩阵A和关联矩阵L，得到关联矩阵C，C＝A*L；步骤35：在关联矩阵C和关联矩阵L不相同，则将关联矩阵C的数值赋予L，重复执行步骤34，如果关联矩阵C和关联矩阵L相同，执行步骤36；步骤36：将开关状态矢量S中的每个元素和关联矩阵C中每行的n个元素进行与运算后得到关联矩阵V，将开关状态矢量Q中的每个元素和关联矩阵V中每列的k个元素进行与运算后得到关联矩阵U。其中，优选地，所述步骤13中的矩阵运算，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，具体计算步骤如下：步骤41：依据进线节点上高压开关的分合闸状态，生成进线节点上高压开关的开关状态矢量W，开关状态矢量W包含m个元素，在开关状态矢量W中，开关状态合闸，对应元素值为1；反之，则为0；步骤42：将开关状态矢量W中的每个元素和关联矩阵D中每列的m个元素进行与运算后得到关联矩阵ND，将开关状态矢量W中的每个运算和关联矩阵E中每行的m个元素进行与运算后得到关联矩阵NE；步骤43：依据关联矩阵NE和关联矩阵ND得到关联矩阵F，F＝NE*ND；Fij表示关联矩阵F中第i行第j列的元素；如果Fij＝1，表示支路节点i由干路节点j供电，如果Fij＝0，表示支路节点i不由干路节点j供电；步骤44：依据关联矩阵F和关联矩阵A计算支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G，G＝F*A；步骤45：如果关联矩阵G和关联矩阵F不相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，针对矿井高压供电系统，以进线开关连接的母线作为进线节点、以高压出线开关连接的支路作为支路节点，以干路高压开关连接的干路作为干路节点，如果进线节点有m个，支路节点有n个，干路节点有k个，步骤11：依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系生成干路节点与干路节点的关联矩阵A，干路节点与支路节点的关联矩阵B，进线节点与干路节点的关联矩阵D，支路节点与进线节点的关联矩阵E；步骤12：依据关联矩阵A和关联矩阵B计算干路节点与支路节点最终供电关联矩阵U，关联矩阵U为k行n列，在关联矩阵U中可以描述某干路节点是由哪些支路节点供电的；同时，完成矩阵运算；步骤13：依据单向图的连通性，计算支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G；同时，完成矩阵运算；步骤14：当支路节点直接控制的线路发生短路故障时，依据支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G完成矿井高压供电系统自动短路计算。

【技术特征摘要】
1.一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，针对矿井高压供电系统，以进线开关连接的母线作为进线节点、以高压出线开关连接的支路作为支路节点，以干路高压开关连接的干路作为干路节点，如果进线节点有m个，支路节点有n个，干路节点有k个，步骤11：依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系生成干路节点与干路节点的关联矩阵A，干路节点与支路节点的关联矩阵B，进线节点与干路节点的关联矩阵D，支路节点与进线节点的关联矩阵E；步骤12：依据关联矩阵A和关联矩阵B计算干路节点与支路节点最终供电关联矩阵U，关联矩阵U为k行n列，在关联矩阵U中可以描述某干路节点是由哪些支路节点供电的；同时，完成矩阵运算；步骤13：依据单向图的连通性，计算支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G；同时，完成矩阵运算；步骤14：当支路节点直接控制的线路发生短路故障时，依据支路节点与支路节点供电关联矩阵NH和支路节点与干路节点最终供电关联矩阵G完成矿井高压供电系统自动短路计算。2.根据权利要求1所述的一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，在步骤11中，关联矩阵A为k行k列，关联矩阵A以干路节点顺序号为行号，以干路节点顺序号为列号；关联矩阵B为k行n列，关联矩阵B以干路节点顺序号为行号，以支路节点顺序号为列号；关联矩阵D为m行k列，关联矩阵D以进线节点顺序号为行号，以干路节点顺序号为列号；关联矩阵E为n行m列，关联矩阵E以支路节点顺序号为行号，以进线节点顺序号为列号，具体步骤如下：步骤21：在生成关联矩阵A的过程中，关联矩阵A中第i行第j列的元素用Aij表示，在i≠j的情况下，如果第i行对应的干路节点由第j列对应的干路节点直接供电，且第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Aij＝1，否则Aij＝0；在i＝j的情况下，如果第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Aij＝1，否则Aij＝0；步骤22：在生成关联矩阵B的过程中，关联矩阵B中第i行第j列的元素用Bij表示，如果第i行对应的干路节点由第j列对应的支路节点直接供电，且第i行对应的干路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的支路节点上高压开关状态为合闸，则Bij＝1，否则Bij＝0；步骤23：在生成关联矩阵D的过程中，关联矩阵D中第i行第j列的元素用Dij表示，如果第i行对应的进线节点由第j列对应的干路节点直接供电，且第i行对应的支路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Dij＝1，否则Dij＝0；步骤24：在生成关联矩阵E的过程中，关联矩阵E中第i行第j列的元素用Eij表示，如果第i行对应的支路节点由第j列对应的进线节点直接供电，且第i行对应的支路节点上高压开关状态为合闸，第j列对应的干路节点上高压开关状态为合闸，则Eij＝1，否则Eij＝0。3.根据权利要求1所述的一种T型结构矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，在步骤12中，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，具体计算步骤如下：步骤31：依据支路节点上高压开关的分合闸状态，生成支路节点上高压开关的开关状态矢量S，开关状态矢量S包含n个元素；在开关状态矢量S中，开关状态合闸，对应元素值为1，反之，则为0；步骤32：依据干路节点上高压开关的分合闸状态，生成干路节点上高压开关的开关状态矢量Q，开关状态矢量Q包含k个元素，在开关状态矢量Q中，开关状态合闸，对应元素值为1；反之，则为0；步骤33：依据单向图的连通性，将关联矩阵A和关联矩阵B做乘法运算，得到原始的第1级干路节点与支路节点供电关联矩阵L，L＝A*B；步骤34：依据关联矩阵A和关联矩阵L，得到关联矩阵C，C＝A*L；步骤35：在关联矩阵C和关联矩阵L不相同，则将关联矩阵C的数值赋予L，重复执行步骤34，如果关联矩阵C和关联矩阵L相同，执行步骤36；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴君，王新良，张博文，赵军营，李小杰，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41