一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦井下環(huán)境較為特殊，需要確保井下生產(chǎn)活動(dòng)能夠正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在針對(duì) 礦井高壓電網(wǎng)完成繼電保護(hù)定值設(shè)置后，不可能直接在現(xiàn)場(chǎng)做短路故障實(shí)驗(yàn)來確保保護(hù)定 值的選擇性與可靠性是否滿足要求，這將導(dǎo)致礦井高壓電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn) 越級(jí)跳閘或保護(hù)拒動(dòng)現(xiàn)象。如果能夠通過一種方法來檢驗(yàn)礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置的合 理性，則能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)定值設(shè)置過程中存在的問題，以便能夠及早修正，保證礦井 高壓電網(wǎng)供電安全。
[0003] 文獻(xiàn)"供電網(wǎng)繼電保護(hù)可視化整定計(jì)算與動(dòng)作仿真系統(tǒng)"、文獻(xiàn)"地區(qū)電網(wǎng)保護(hù)定 值在線校驗(yàn)智能系統(tǒng)"和文獻(xiàn)"電網(wǎng)保護(hù)在線整定系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)踐"主要是通過仿真校驗(yàn) 判斷地面電網(wǎng)繼電保護(hù)定值的選擇性和可靠性是否滿足要求，地面電網(wǎng)屬于復(fù)雜環(huán)式供電 網(wǎng)絡(luò)，故障仿真模型較為復(fù)雜，與礦井高壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在較大差別。文獻(xiàn)"基于關(guān)聯(lián) 矩陣的礦井高壓電網(wǎng)速斷設(shè)置仿真檢驗(yàn)方法"能夠?qū)崿F(xiàn)礦井高壓電網(wǎng)的速斷設(shè)置檢驗(yàn)，但 其主要是基于關(guān)聯(lián)矩陣實(shí)現(xiàn)拓?fù)浞治?，?jì)算量較大；同時(shí)，其只完成了速斷設(shè)置的合理性檢 驗(yàn)，沒有對(duì)定時(shí)過流保護(hù)設(shè)置的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)。
[0004] 地面電網(wǎng)屬于復(fù)雜環(huán)式供電網(wǎng)絡(luò)，而礦井高壓供電網(wǎng)絡(luò)一般使用兩個(gè)電源，并且 這兩個(gè)電源采用分列運(yùn)行方式，或者是一路使用一路備用，屬于單電源開式電網(wǎng)，為輻射形 樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于礦井高壓供電網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，使用稀疏矩陣代替關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浞治觯瑢⑾∈杈仃嚭偷V井高壓過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法相結(jié)合，提出了一種基于稀疏矩 陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置(包括速斷保護(hù)設(shè)置和定時(shí)過流保護(hù)設(shè)置）檢驗(yàn)方法，通過 獲得支路節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的供電關(guān)系矩陣構(gòu)造礦井高壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，能夠?方便地完成礦井高壓供電系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浔孀R(shí)，給出了故障電流矩陣，描述了故障電 流計(jì)算方法，并以此為基礎(chǔ)獲得了最終需要執(zhí)行跳閘操作的開關(guān)矩陣，對(duì)礦井高壓供電系 統(tǒng)圖中相應(yīng)開關(guān)執(zhí)行跳閘操作。依據(jù)開關(guān)跳閘結(jié)果，即可判斷出當(dāng)前的過流保護(hù)設(shè)置(速斷 保護(hù)和定時(shí)過流保護(hù)設(shè)置）是否合理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在稀疏矩陣中使用三元組（i，J，先）方式描述矩陣中的非零元素，J，先分別 為該非零元素的行號(hào)、列號(hào)和數(shù)值。默認(rèn)情況下，矩陣元素與矩陣元素乘法運(yùn)算為二進(jìn)制與 運(yùn)算，元素與元素的加法運(yùn)算為二進(jìn)制或運(yùn)算，二進(jìn)制稀疏矩陣乘法運(yùn)算具體過程如下： (1) 假定稀疏矩陣C = FjrJV1，Ar5為M行WJ列，AQ為W行M列，則(7為《行M列； (2) 從稀疏矩陣中任意取出一個(gè)元素； (3) 該元素在-Vs中用三元組（；，β，1)表示，行號(hào)為^，列號(hào)為;在稀疏矩陣AQ中 查找行號(hào)為Λ的所有三元組元素，對(duì)查找到得的所有三元組元素將其行號(hào)β用代替后， 全部添加到矩陣C中； (4) 如果-?中仍然有三元組元素未被遍歷，則從JVrs中取出下一個(gè)沒有被遍歷的三元 組元素，重復(fù)執(zhí)行步驟（3);如果中所有元素均被遍歷，執(zhí)行步驟（5); (5) 針對(duì)稀疏矩陣C中行號(hào)、列號(hào)和數(shù)值相同的三元組只保留一個(gè)，其余重復(fù)的全部從 σ中刪除，最終得到的稀疏矩陣(7即是二進(jìn)制稀疏矩陣乘法運(yùn)算的結(jié)果，乘法運(yùn)算執(zhí)行完 成。
[0006] 依據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)供電關(guān)系，生成母線節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的稀疏矩陣i和I ; 針對(duì)礦井高壓供電系統(tǒng)，以變電所母線為母線節(jié)點(diǎn)、以高壓開關(guān)連接的支路作為支路節(jié)點(diǎn)， 如果母線節(jié)點(diǎn)有》個(gè)，支路節(jié)點(diǎn)有《個(gè)，則依據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)圖中電氣設(shè)備之間的連 接關(guān)系生成母線節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的稀疏矩陣A (?行《列，以母線節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為行號(hào)，以支 路節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為列號(hào)）和稀疏矩陣S (?行》列，以支路節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為行號(hào)，以母線節(jié)點(diǎn)順 序號(hào)為列號(hào))，矩陣和S中大部分元素為0,均為稀疏矩陣，具體步驟如下： (1) 在生成稀疏矩陣4的過程中，如果第i'行的行號(hào)i對(duì)應(yīng)的母線節(jié)點(diǎn)由第列的列號(hào) 對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)供電，則在稀疏矩陣J中增加對(duì)應(yīng)的三元組元素（i'，J，1); (2) 在生成稀疏矩陣B的過程中，如果第/行的行號(hào)1'對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)由第J列的列號(hào) 對(duì)應(yīng)的母線節(jié)點(diǎn)供電，則在稀疏矩陣3中增加對(duì)應(yīng)的三元組元素（?，J，1)。
[0007] 依據(jù)稀疏矩陣4和開關(guān)狀態(tài)矩陣S生成稀疏矩陣，具體步驟如下： (1) 依據(jù)支路節(jié)點(diǎn)上高壓開關(guān)的開閉狀態(tài)，生成支路節(jié)點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)矩陣A S'包含Λ個(gè) 元素
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法，其特征在于，所描述的 過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法包括如下步驟： 步驟11，在稀疏矩陣中使用三元組（/，J，i)方式描述矩陣中的非零元素，I'，J，是 分別為該非零元素的行號(hào)、列號(hào)和數(shù)值，并給出了二進(jìn)制稀疏矩陣乘法運(yùn)算的計(jì)算方法；默 認(rèn)情況下，矩陣元素與矩陣元素乘法運(yùn)算為二進(jìn)制與運(yùn)算，元素與元素的加法運(yùn)算為二進(jìn) 制或運(yùn)算； 步驟12,依據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)的供電關(guān)系，生成母線節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)稀疏矩陣4和 B ； 步驟13,依據(jù)稀疏矩陣J和開關(guān)狀態(tài)矩陣5·生成稀疏矩陣; 步驟14,依據(jù)稀疏矩陣β和開關(guān)狀態(tài)矩陣S'生成稀疏矩陣; 步驟15,依據(jù)單向圖的連通性和二進(jìn)制稀疏矩陣乘法運(yùn)算的計(jì)算方法，由稀疏矩陣 稀疏矩陣^和開關(guān)狀態(tài)矩陣S計(jì)算支路節(jié)點(diǎn)與支路節(jié)點(diǎn)供電關(guān)系矩陣G (?行《 列）； 步驟16,在某條線路發(fā)生短路故障時(shí)，依據(jù)最終的支路節(jié)點(diǎn)與支路節(jié)點(diǎn)供電關(guān)系矩陣 G，計(jì)算所有高壓開關(guān)相應(yīng)的故障電流，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)供電關(guān)系矩陣σ獲得因短路故 障需要執(zhí)行跳閘操作的開關(guān)矩陣，依據(jù)開關(guān)矩陣A在高壓供電系統(tǒng)圖上將相應(yīng)開關(guān)的 狀態(tài)修改為分閘，執(zhí)行跳閘操作，完成礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法， 其特征在于，在步驟11中，主要進(jìn)行如下步驟： 步驟21、假定稀疏矩陣Cf = JVr Fil，JVs為^5行ffl列，-?為m行W列，則(7為M 列； 步驟22、從稀疏矩陣中任意取出一個(gè)元素； 步驟23、該元素在中用三元組（/，Λ，1)表示，行號(hào)為/，列號(hào)為β ;在稀疏矩陣 中查找行號(hào)為《的所有三元組元素，對(duì)查找到得的所有三元組元素將其行號(hào)《用代 替后，全部添加到矩陣C中； 步驟24、如果中仍然有三元組元素未被遍歷，則從中取出下一個(gè)沒有被遍歷的 三元組元素，重復(fù)執(zhí)行步驟23 ;如果中所有元素均被遍歷，執(zhí)行步驟25 ; 步驟25、針對(duì)稀疏矩陣C中行號(hào)、列號(hào)和數(shù)值相同的三元組只保留一個(gè)，其余重復(fù)的全 部從Ci中刪除，最終得到的稀疏矩陣C即是二進(jìn)制稀疏矩陣乘法運(yùn)算的結(jié)果，乘法運(yùn)算執(zhí) 行完成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法， 其特征在于，在步驟12中，針對(duì)礦井高壓供電系統(tǒng)，以變電所母線為母線節(jié)點(diǎn)、以高壓開關(guān) 連接的支路作為支路節(jié)點(diǎn)，如果母線節(jié)點(diǎn)有個(gè)，支路節(jié)點(diǎn)有《個(gè)，則依據(jù)礦井高壓供電系 統(tǒng)圖中電氣設(shè)備之間的連接關(guān)系生成母線節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的稀疏矩陣i (?行《列，以母 線節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為行號(hào)，以支路節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為列號(hào)）和稀疏矩陣5 (?行.《列，以支路節(jié)點(diǎn)順 序號(hào)為行號(hào)，以母線節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為列號(hào))，主要進(jìn)行如下步驟： 步驟31、在生成稀疏矩陣A的過程中，如果第;'行的行號(hào)?對(duì)應(yīng)的母線節(jié)點(diǎn)由第J列的 列號(hào)對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)供電，則在稀疏矩陣/§中增加對(duì)應(yīng)的三元組元素（/，J，1); 步驟32、在生成稀疏矩陣F的過程中，如果第；行的行號(hào)i對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)由第J列的 列號(hào)對(duì)應(yīng)的母線節(jié)點(diǎn)供電，則在稀疏矩陣g中增加對(duì)應(yīng)的三元組元素 GJ，1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏矩陣的礦井高壓電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置檢驗(yàn)方法， 其特征在于，在步驟13中，主要進(jìn)行如下步驟： 步驟41、依據(jù)支路節(jié)點(diǎn)上高壓開關(guān)的開閉狀態(tài)，生成支路節(jié)點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)矩陣A S'包含