[發明專利]基于關聯矩陣的礦井高壓電網速斷設置仿真檢驗方法

有效

• 申請號: 201410698661.6
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104377696A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 王新良;靳翔;楊茜惠;高慶華;李輝;劉漢玉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了基于關聯矩陣的礦井高壓電網速斷設置仿真檢驗方法。

背景技術

35kV以上的電力網中存在多個電源，屬于復雜閉式電網，故障計算及針對速斷設置的仿真檢驗較為復雜；而礦井高壓電網為6kV或10kV等級，兩個電源應采用分列運行方式，或者是一路使用一路備用，屬于單電源開式電網。

當前，故障計算和速斷設置的仿真檢驗是針對復雜閉式電網進行的，在復雜閉式電網中，網絡結構復雜，需要針對整個供電網絡故障情況構造相應的數學模型完成故障計算，再對供電網絡速斷設置的可靠性和選擇進行仿真檢驗。

本發明提出的基于關聯矩陣的礦井高壓電網速斷設置仿真檢驗方法則主要是針對礦井高壓電網（單電源開式電網）的網絡結構特點，通過獲得支路節點和支路節點的關聯矩陣構造礦井高壓電網的網絡拓撲模型，能夠很方便地完成礦井高壓電網供電網絡的拓撲辨識,?并在此基礎上依據每個高壓開關的瞬時速斷設置、捕獲到的故障電流，以及支路節點和支路節點的關聯矩陣得到最終受該故障影響需要跳閘的所有開關，執行跳閘操作；最終，依據仿真得到的開關跳閘結果判斷在此故障情況下，當前的速斷設置是否滿足可靠性和選擇性要求，以達到速斷設置仿真檢驗的目的。

發明內容

針對礦井高壓電網，以變電所母線為母線節點、以高壓出線開關連接的支路作為支路節點，如果母線節點有m個，支路節點有n個，則依據礦井高壓電網圖中電氣設備之間的連接關系生成母線節點和支路節點的關聯矩陣A（m行n列，以母線節點順序號為行號，以支路節點順序號為列號）和B（n行m列，以支路節點順序號為行號，以母線節點順序號為列號），具體步驟如下：

（1）在生成關聯矩陣A的過程中，如果母線節點1是由支路節點(1)供電的，則母線節點1和支路節點(1)在關聯矩陣A中相應的位置為1，否則為0；

（2）在生成關聯矩陣B的過程中，如果支路節點(1)是由母線節點1供電的，則支路節點(1)和母線節點1在關聯矩陣B中相應的位置為1，否則為0；

（3）附圖1所示的礦井局部高壓電網生成的關聯矩陣A和B分別為：

，。

在礦井高壓電網中，針對某支路節點直接供電的線路設置故障點，并對該故障點設置相應的故障類型（二相短路或三相短路），然后依據該故障點的故障類型計算其對應的最小兩相短路電流或最大三相短路電流；針對所有支路節點對應的出線開關設置相應的瞬時速斷定值，保存在瞬時速斷定值矢量SD中，依據支路節點編號可以在SD中找到相應支路節點對應的出線開關設置的瞬時速斷定值；依據支路節點上出線開關的開閉狀態，生成支路節點開關狀態矢量S，S包含n個元素；在S中，開關狀態閉合，對應元素值為1；反之，則為0；設置礦井高壓電網的電源支路節點，電源支路節點是指由上級供電部門直接供電的支路節點。附圖1為某礦井局部高壓電網圖，用黑色填充的支路節點為分閘狀態，未填充的支路節點為合閘狀態；在附圖1所示的礦井局部高壓電網中，電源支路節點為(1)、(2)、(3)和(4)；所有支路節點對應的開關狀態矢量?。

依據單向圖的連通性，計算支路節點與支路節點供電關系的關聯矩陣E（n行n列），在矩陣E中可以描述某支路節點是由哪些支路節點供電的，如果某支路節點i（該支路節點順序號為行號）由支路節點j（該支路節點順序號為列號）供電，則相應位置為1，反之則相應位置為0；同時，在完成矩陣運算時，將矩陣元素與矩陣元素乘法運算定義為二進制與運算，將矩陣元素與矩陣元素的加法運算定義為二進制或運算；具體計算步驟如下：

（1）將S中的每個元素和矩陣A中每行的n個元素進行與運算后得到母線節點和支路節點的關聯矩陣NA（m行n列）；將S中的每個元素和矩陣B中每列的n個元素進行與運算后得到支路節點和母線節點的關聯矩陣NB（n行m列）；則附圖１所示的礦井局部高壓電網的關聯矩陣為NA和NB為：

，；

（2）依據單向圖的連通性，將關聯矩陣NB和關聯矩陣NA做乘法運算，得到原始的第1級支路節點與支路節點供電關聯矩陣C；則附圖1所示的礦井局部高壓電網的關聯矩陣

?；?

（3）因為采用的是單向圖結構，所以在計算獲得的供電關聯矩陣C中，支路節點i與支路節點i之間的供電關系未能得到正確反映；因此對獲得的供電關聯矩陣C需要使用修正矩陣M進行修正，支路節點和支路節點的修正矩陣M表示每一個支路節點i都可由支路節點i供電，即，