一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法技术

技术编号:15254377 阅读:80 留言:0更新日期:2017-05-02 20:41
本发明专利技术公开了一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法,该方法依据关联矩阵在支路节点集合中找到最靠近电源支路节点的支路节点,然后基于关联矩阵计算其对应的二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵,在此基础上自动计算短路故障位置;该方法能够基于关联矩阵自动确定可能发生二相短路故障或三相短路故障的支路节点集合,并基于阻抗法自动确定每个可能发生短路故障供电线路的短路位置,能够很方便地完成煤矿高压电网短路故障自动定位功能。具有方法简单、效率高等特点。

An automatic fault location method for high voltage power network based on correlation matrix

The invention discloses a connection matrix coal mine high-voltage power automatic positioning method based on short circuit fault, the method based on the node branch incidence matrix found in the branch nodes closest to the power branch node, and then based on the correlation matrix to calculate the corresponding phase impedance matrix, superior phase impedance matrix, three-phase total impedance matrix and superior phase the impedance matrix, automatic calculation of short-circuit fault location on the basis; the method can automatically determine the node branch incidence matrix may occur two phase short circuit fault and three-phase short circuit fault based on set, and based on the short position of each possible fault lines automatically determine the impedance method, can easily complete the coal mine high-voltage power grid short-circuit fault automatic positioning function. It has the characteristics of simple method and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法,属于煤矿高压电网短路故障自动定位领域。
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,短路故障定位较为复杂;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,在煤矿高压电网中短路计算可采用比较简单的绝对值法或相对值法;在煤矿高压电网中,规模较大的矿井井下供电级数多,上下级变电所之间的供电线路距离短,容易出现越级跳闸现象,导致在煤矿高压电网中出现大范围停电,影响煤矿安全生产;当煤矿高压电网出现因短路故障而导致越级跳闸现象时,如何在大范围停电的情况下能够快速定位发生短路故障的供电线路故障点是一个需要解决的问题。目前,针对煤矿高压电网越级跳闸情况下短路故障自动定位方法尚未见相关文献报道。本专利技术提出的一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法能够基于关联矩阵自动确定可能发生二相短路故障或三相短路故障的支路节点集合,并基于阻抗法自动确定每个可能发生短路故障供电线路的短路位置,能够很方便地完成煤矿高压电网短路故障自动定位功能。具有方法简单、效率高等特点。
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;并设置煤矿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;设置煤矿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。依据越级跳闸前的煤矿高压供电系统图生成最终供电关联矩阵和直接供电关联矩阵;具体步骤如下:步骤1)、依据越级跳闸前的煤矿高压供电系统图支路节点之间的供电关系生成支路节点和支路节点的最终供电关联矩阵,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,如果支路节点由支路节点供电,且支路节点和支路节点对应的高压开关均处于合闸状态,则在关联矩阵中的第行第列的元素对应的值为1,否则为0;当和相等时,并且支路节点对应的高压开关处于合闸状态时,关联矩阵中的第行第列的元素对应的值为1,否则为0;其中,,;步骤2)、依据越级跳闸前煤矿高压供电系统图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,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,如果支路节点由支路节点直接供电,且支路节点和支路节点对应的高压开关均处于合闸状态,则在关联矩阵中的第行第列的元素对应的值为1,否则为0;当和相等时,关联矩阵中的第行第列的元素对应的值为0;其中,,。依据越级跳闸前后的煤矿高压供电系统图将发生短路故障后跳闸的所有高压开关对应的支路节点加入到支路节点集合中。依据关联矩阵在支路节点集合中找到最靠近电源支路节点的支路节点,假定该支路节点对应的高压开关在越级跳闸前检测到的短路电流用表示,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,的初始值设置为0;步骤2),该支路节点对应的编号用表示,在关联矩阵中查找第列中数值为1的元素的个数;如果,执行步骤3);如果,删除支路节点集合中的所有元素,将该支路节点加入到支路节点集合中,将的数值用代替,执行步骤3);步骤3),如果支路节点集合不为空,从支路节点集合中取出下一个支路节点,执行步骤2);如果支路节点集合为空,支路节点集合中保存的元素即是支路节点,假定该支路节点对应的高压开关在跳闸前检测到的短路电流用表示;依据越级跳闸前后的煤矿高压供电系统图将发生短路故障后跳闸的所有高压开关对应的支路节点加入到支路节点集合中。对于引起越级跳闸的供电线路,故障类型可能为两相短路故障或者是三相短路故障,因此依据短路电流计算其对应的两相短路阻抗和三相短路阻抗;如果短路故障为两相短路,则两相短路阻抗;如果短路故障为三相短路,则三相短路阻抗。假定在煤矿高压电网中包含个支路节点,当煤矿高压电网中支路节点直接控制的供电线路末端发生短路故障时,基于关联矩阵计算其对应的二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵,其中,,,,,具体执行步骤如下:步骤1),依据越级跳闸后的煤矿高压供电系统图,将所有的支路节点加入到集合中,假定集合中包含个支路节点;将二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵中所有元素的数值设置为0;步骤2),从集合中取出一个支路节点,将该支路节点加入到集合中,如果在支路节点集合中包含该支路节点,执行步骤3);否则,执行步骤6);步骤3),该支路节点编号用表示,支路节点直接控制的供电线路为线路,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,然后找到该行中数值为1的所有元素对应的列号,再依据获得的列号找到对应的支路节点集合,是所有给线路供电的支路节点集合;在支路节点-供电线路邻接表T中查询集合中每个供电支路节点对应的供电线路信息;依据获取的每条供电线路长度、单位电阻和单位电抗计算出每条线路的电阻和电抗,执行步骤4)和5);步骤4),将集合中所有支路节点对应线路的电阻相加得到的总电阻用表示,将集合中所有支路节点对应线路的电抗相加得到的电抗用表示,将电抗和预先设置的最大运行方式下的系统电抗相加得到最大运行方式下的总电抗,则最大运行方式下的总阻抗;步骤5),将电抗和预先设置的最小运行方式下的系统电抗相加得到最小运行方式下的总电抗,则最小运行方式下的总阻抗;步骤6),如果集合中仍然存在未遍历的支路节点,则执行步骤2);如果集合为空,则二相总阻抗矩阵和三相总阻抗矩阵计算完成;步骤7),从集合中取出一个支路节点;步骤8),该支路节点编号用表示,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,在关联矩阵中的第行中查找数值不为1的元素所对应的列号,如果列号存在,则,;如果列号不存在,则,;步骤9),如果集合中仍然存在未遍历的支路节点,从集合中取出一个支路节点,执行步骤8);如果集合为空,则二相上级阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵计算完成。依据两相短路阻抗、三相短路阻抗、二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵计算短路故障位置,具体执行步骤如下:步骤1),假定;步骤2),从矩阵和矩阵中取出第个元素和,如果,并且在支路节点集合中包含支路节点,则将第个元素对应的支路节点加入到集合中;步骤3),从矩阵和矩阵中取出第个元素和,如果,并且在支路节点集合中包含支路节点,则将第个元素对应的支路节点加入到集合中;步骤4),如果,让的数值加1,重复执行步骤2)和步骤3);否则,执行步骤5);步骤5),从集合中取出一个支路节点;步骤6),该支路节点编号用m表示,阻抗,假定该支路节点直接控制线路的单位长度阻抗用表示,则支路节点m直接控制线路的短路点位置距离该支路节点对应高压开关的长度为;将该支路节点加入到集合中,将计算得到的长度加入到集合中;步骤7),如果集合中存在未遍历的支路节点,从集合中取出一个支路节点,执行步骤6);如果集合为空,则二相短路故障定位完成;从集合中取出一个支路节点;步骤8),该支路节点编号用w表示,阻抗,假定该支路节点直接控制线路的单位长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法,其特征在于,所描述的短路故障自动定位方法包括如下步骤:步骤11,依据越级跳闸前后的煤矿高压供电系统图将发生短路故障后跳闸的所有高压开关对应的支路节点加入到支路节点集合中;步骤12,依据关联矩阵在支路节点集合中找到最靠近电源支路节点的支路节点,假定该支路节点对应的高压开关在越级跳闸前检测到的短路电流用表示;步骤13,对于引起越级跳闸的供电线路,故障类型可能为两相短路故障或者是三相短路故障,因此依据短路电流计算其对应的两相短路阻抗和三相短路阻抗;如果短路故障为两相短路,则两相短路阻抗;如果短路故障为三相短路,则三相短路阻抗;步骤14,假定在煤矿高压电网中包含个支路节点,当煤矿高压电网中支路节点直接控制的供电线路末端发生短路故障时,基于关联矩阵计算其对应的二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵,其中,,,,;步骤15, 依据两相短路阻抗、三相短路阻抗、二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵计算短路故障位置;在步骤14中,主要进行如下步骤:步骤141,依据越级跳闸后的煤矿高压供电系统图,将所有的支路节点加入到集合中,假定集合中包含个支路节点;将二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵中所有元素的数值设置为0;步骤142,从集合中取出一个支路节点,将该支路节点加入到集合中,如果在支路节点集合中包含该支路节点,执行步骤143;否则,执行步骤146;步骤143,该支路节点编号用表示,支路节点直接控制的供电线路为线路,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,然后找到该行中数值为1的所有元素对应的列号,再依据获得的列号找到对应的支路节点集合,是所有给线路供电的支路节点集合;在支路节点‑供电线路邻接表T中查询集合中每个供电支路节点对应的供电线路信息;依据获取的每条供电线路长度、单位电阻和单位电抗计算出每条线路的电阻和电抗,执行步骤144和145;步骤144,将集合中所有支路节点对应线路的电阻相加得到的总电阻用表示,将集合中所有支路节点对应线路的电抗相加得到的电抗用表示,将电抗和预先设置的最大运行方式下的系统电抗相加得到最大运行方式下的总电抗,则最大运行方式下的总阻抗;步骤145,将电抗和预先设置的最小运行方式下的系统电抗相加得到最小运行方式下的总电抗,则最小运行方式下的总阻抗;步骤146,如果集合中仍然存在未遍历的支路节点,则执行步骤142;如果集合为空,则二相总阻抗矩阵和三相总阻抗矩阵计算完成;步骤147,从集合中取出一个支路节点;步骤148,该支路节点编号用表示,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,在关联矩阵中的第行中查找数值不为1的元素所对应的列号,如果列号存在,则,;如果列号不存在,则,;步骤149,如果集合中仍然存在未遍历的支路节点,从集合中取出一个支路节点,执行步骤148;如果集合为空,则二相上级阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵计算完成;在步骤15中,主要进行如下步骤:步骤151,假定;步骤152,从矩阵和矩阵中取出第个元素和,如果,并且在支路节点集合中包含支路节点,则将第个元素对应的支路节点加入到集合中;步骤153,从矩阵和矩阵中取出第个元素和,如果,并且在支路节点集合中包含支路节点,则将第个元素对应的支路节点加入到集合中;步骤154,如果,让的数值加1,重复执行步骤152和步骤153;否则,执行步骤155;步骤155,从集合中取出一个支路节点;步骤156,该支路节点编号用m表示,阻抗,假定该支路节点直接控制线路的单位长度阻抗用表示,则支路节点m直接控制线路的短路点位置距离该支路节点对应高压开关的长度为;将该支路节点加入到集合中,将计算得到的长度加入到集合中;步骤157,如果集合中存在未遍历的支路节点,从集合中取出一个支路节点,执行步骤156;如果集合为空,则二相短路故障定位完成;从集合中取出一个支路节点;步骤158,该支路节点编号用w表示,阻抗,假定该支路节点直接控制线路的单位长度阻抗用表示,则支路节点w直接控制线路的短路点位置距离该支路节点对应高压开关的长度为;将该支路节点加入到集合中,将计算得到的长度加入到集合中;步骤159,如果集合中存在未遍历的支路节点,从集合中取出一个支路节点,执行步骤158;如果集合为空,则三相短路故障定位完成;得到的集合中保存了可能存在两相短路故障的支路节点集合,在集合中每个支路节点直接控制线路的两相短路故障位置距离该支路节点对应高压开关的距离信息保存在集合中;得到的集合中保存了可能存在三相短路故障的支路节点集合,在集合中每个支路节点直接控制线路的三相短路故障位置距离该支路节点对应高压开关的距离信息保存在集合中。...

【技术特征摘要】
1.一种基于关联矩阵的煤矿高压电网短路故障自动定位方法,其特征在于,所描述的短路故障自动定位方法包括如下步骤:步骤11,依据越级跳闸前后的煤矿高压供电系统图将发生短路故障后跳闸的所有高压开关对应的支路节点加入到支路节点集合中;步骤12,依据关联矩阵在支路节点集合中找到最靠近电源支路节点的支路节点,假定该支路节点对应的高压开关在越级跳闸前检测到的短路电流用表示;步骤13,对于引起越级跳闸的供电线路,故障类型可能为两相短路故障或者是三相短路故障,因此依据短路电流计算其对应的两相短路阻抗和三相短路阻抗;如果短路故障为两相短路,则两相短路阻抗;如果短路故障为三相短路,则三相短路阻抗;步骤14,假定在煤矿高压电网中包含个支路节点,当煤矿高压电网中支路节点直接控制的供电线路末端发生短路故障时,基于关联矩阵计算其对应的二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵,其中,,,,;步骤15,依据两相短路阻抗、三相短路阻抗、二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵计算短路故障位置;在步骤14中,主要进行如下步骤:步骤141,依据越级跳闸后的煤矿高压供电系统图,将所有的支路节点加入到集合中,假定集合中包含个支路节点;将二相总阻抗矩阵、二相上级阻抗矩阵、三相总阻抗矩阵和三相上级阻抗矩阵中所有元素的数值设置为0;步骤142,从集合中取出一个支路节点,将该支路节点加入到集合中,如果在支路节点集合中包含该支路节点,执行步骤143;否则,执行步骤146;步骤143,该支路节点编号用表示,支路节点直接控制的供电线路为线路,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,然后找到该行中数值为1的所有元素对应的列号,再依据获得的列号找到对应的支路节点集合,是所有给线路供电的支路节点集合;在支路节点-供电线路邻接表T中查询集合中每个供电支路节点对应的供电线路信息;依据获取的每条供电线路长度、单位电阻和单位电抗计算出每条线路的电阻和电抗,执行步骤144和145;步骤144,将集合中所有支路节点对应线路的电阻相加得到的总电阻用表示,将集合中所有支路节点对应线路的电抗相加得到的电抗用表示,将电抗和预先设置的最大运行方式下的系统电抗相加得到最大运行方式下的总电抗,则最大运行方式下的总阻抗;步骤145,将电抗和预先设置的最小运行方式下的系统电抗相加得到最小运行方式下的总电抗,则最小运行方式下的总阻抗;步骤146,如果集合中仍然存在未遍历的支路节点,则执行步骤142;如果集合为空,则二相总阻抗矩阵和三相总阻抗矩阵计算完成;步骤147,从集合中取出一个支路节点;步骤148,该支路节点编号用表示,依据支路节点的编号找到其在关联矩阵中对应的行号,在关联矩阵中的第行中查找数值不为1的元素所对应的列...

【专利技术属性】
技术研发人员:王新良王昊刘小磊张伟李自强王光超
申请(专利权)人:河南理工大学
类型:发明
国别省市:河南;41

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