基于联络开关拓扑编码的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了基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法，该方法首先对矿井高压供电系统图各种电气设备所包含的参数信息进行详细定义，并对矿井高压供电系统图的各种电气设备的属性信息进行初始化设置；然后，针对矿井高压电网的网络结构特点，依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系，基于设备类型和拓扑结构搜索针对每个设备进行拓扑编码，有效实现矿井高压电网供电网络的拓扑辨识；最后，基于拓扑结构编码获取的开关集合QE，完成矿井高压电网自动短路计算。该方法结构性强，分析过程清晰，时间复杂度较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法，属于煤矿高压供电网络短路计算领域。
技术介绍
矿井高压供电系统隶属于配电网，为6kV或10kV等级。在配电网中往往存在环状网络或多电源同时供电的网络结构，而矿井高压供电系统一般使用两个电源，并且这两个电源采用分列运行方式，或者是一路使用一路备用，属于单电源开式电网，为辐射形树状网络结构。当前已有的基于关联矩阵的矿井高压电网短路自动短路计算方法，基于关联矩阵构造煤矿高压电网的网络拓扑分析模型，并在此基础上实现自动短路计算，模型适应性强、扩展性好，但基于关联矩阵的矿井高压电网自动短路计算方法随着矿井高压电网节点数量的增加，计算量急剧增大，时间复杂度较高。本专利技术基于矿井高压供电系统特点，为了能够降低时间复杂度，提出了基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法。该方法基于高压供电系统图电气设备之间的供电关系完成各种类型开关，尤其是联络开关的拓扑编码，然后基于联络开关拓扑编码构建网络拓扑分析模型，能够在高压供电系统联络开关状态发生变化的情况下，仍然能够自适应的完成矿井高压电网自适应短路计算；该方法结构性强，分析过程清晰，时间复杂度较低。
技术实现思路
在煤矿高压供电系统中，每个变电所的供电结构一般可以分为单母线分段运行或不分段运行，每段母线都有相应的进线开关；如果是单母线分两段运行的供电结构，则通常需要两个进线开关来连接两段母线；如果是单母线不分段运行的供电结构，则通常需要一个进线开关。对矿井高压供电系统图各种电气设备所包含的参数信息进行详细定义，并对矿井高压供电系统图的各种电气设备的属性信息进行初始化设置；具体步骤如下：步骤1）：每个开关，每条母线作为一个对象，均包含一些共同的属性信息，参数分别是：ID（设备标识），BoolProcessed（是否已被处理），Type（设备类型）；各个对象包含的共同属性信息含义如下：ID用于在矿井高压电网范围内唯一的确定一个对象；BoolProcessed参数为0，表示该设备尚未被处理；BoolProcessed参数为1，表示该设备已经处理完毕；设备类型字段用于区分电气设备种类，各种设备Type字段数值为：电源进线开关（Type为0）、一般进线开关（Type为1）、出线开关（Type为2）、联络开关（Type为3），母线（Type为4）；开关设备拥有两个特有的属性信息，分别是Code（拓扑编码），Status（开关状态）；属性信息含义如下：Code字段表示基于拓扑学习获取的该设备的拓扑编码，开关状态Status取值为合闸或分闸；在矿井高压供电系统图中，如果开关用黑色填充，则表示其开关状态为分闸；反之，开关状态为合闸；步骤2）：在矿井高压供电系统图中，设置直接由上级供电部门供电的高压进线开关为电源进线开关，依据实际的矿井高压供电系统对所有设备的设备类型参数进行正确设置；步骤3）：依据矿井高压供电系统实际的开关分合闸状态，对矿井高压供电系统图中所有开关的Staus参数进行正确设置；步骤4）：矿井高压供电系统图中所有开关的ID参数均由用户预先进行正确设置；步骤5）：将矿井高压供电系统图中所有设备的BoolProcessed参数初始化为0；步骤6）：将矿井高压供电系统图中所有设备的Code参数初始化为空。针对矿井高压电网（单电源开式电网）的网络结构特点，依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系，基于设备类型和拓扑结构搜索针对每个设备进行拓扑编码，提出一种新的基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网网络拓扑模型，能够有效实现矿井高压电网供电网络的拓扑辨识；具体步骤如下：步骤1）：以电源进线开关作为起点开始对矿井高压供电系统图的网络拓扑结构进行学习，依据电气设备类型字段在供电系统图所有开关中将所有电源进线开关对象加入到集合QA中，同时建立一个链接表PT，在链接表PT中保存了每个电源进线开关对应的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；假定i=0，字符M=“.”；从集合QA中取出一个开关，执行步骤2）；步骤2）：将p的数值设置为i+1，然后将i的数值设置为p；将i转换成字符Y，检测取出的开关对应的状态Status参数，如果该开关状态为分闸，执行步骤3）；如果该开关状态为合闸，则将其拓扑编码Code设置为Y，将编码后的开关对象加入到进线开关集合QD和拓扑开关集合QE中，QE用于保存已完成拓扑结构编码的所有开关对象，执行步骤3）；步骤3）：如果集合QA中还有元素未被遍历，从集合QA中取出下一个开关，重复执行步骤2）；如果集合QA中已经没有元素，从集合QD中取出一个开关，执行步骤4）；步骤4）：假定取出的进线开关用A表示，如果该进线开关的状态为合闸，在矿井高压供电系统图中查找与该进线开关相邻的母线，该母线用B1表示，并将母线B1的BoolProcessed参数设置为1；然后查找与母线B1相邻的所有出线开关，将查找获取的所有出线开关的拓扑编码设置为开关A的拓扑编码，并将获得的所有出线开关加入到出线开关集合OutSwitchQueue中；然后查找与母线B1相邻的联络开关，如果存在相邻的联络开关，该联络开关用CONN表示，执行步骤5）；如果不存在相邻的联络开关，执行步骤6）；步骤5）：如果联络开关CONN的BoolProcessed参数数值为0，Code字段参数为空，则将CONN的Code字段参数设置为A的Code字段的数值，执行步骤6）；如果联络开关CONN的BoolProcessed参数数值为0，Code字段参数不为空，用Temp表示，将Temp，“*”，A的Code字段三个字符串合并后用TEMP1表示，将开关CONN的Code字段参数设置为TEMP1，将联络开关的BoolProcessed参数数值设置为1，将编码后的联络开关加入到开关集合QE中；步骤6）：假定j=0，从集合OutSwitchQueue中取出一个开关，执行步骤7）；步骤7）：假定取出的出线开关用B表示，如果该出线开关状态为合闸，则将q的数值设置为j+1，然后将j的数值设置为q；将j转换成相应的字符Z1，开关B原有的拓扑编码用Y1表示，将Y1、M、Z1三个字符串从左往右合并得到的字符串就是开关B最终的拓扑编码Code；将拓扑编码后的出线开关加入到集合QB和开关集合QE中；如果集合OutSwitchQueue中仍然有开关未被处理，则取出下一个开关，重复执行步骤7）；如果集合OutSwitchQueue中已没有开关需要处理，从集合QB中取出一个开关，执行步骤8）；步骤8）：在供电系统图中，查找与该出线开关相邻的进线开关，如果出线开关的拓扑编码为X，将X，M和“1”这三个字符串从左往右合并得到的字符串就是该进线开关的拓扑编码Code，将获得的该进线开关加入到集合QD和开关集合QE中；如果集合OB中仍然有开关未被处理，则取出下一个开关，重复执行步骤8）；如果集合OB中没有开关需要处理，则执行步骤9）；步骤9）：集合QD中如果仍然有开关未被处理，则取出下一个开关，执行步骤4）；如果集合QD中没有开关需要处理，则矿井高压电网拓扑编码完成；开关集合QE中的所有元素均完成了拓扑结构编码。基于拓扑结构编码获取的开关集合QE，实现矿井高压电网供电网络的拓扑辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，所描述的自动短路计算方法包括如下步骤：步骤11，对矿井高压供电系统图各种电气设备所包含的参数信息进行详细定义，并对矿井高压供电系统图的各种电气设备的属性信息进行初始化设置；步骤12， 针对矿井高压电网的网络结构特点，依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系，基于设备类型和拓扑结构搜索针对每个设备进行拓扑编码，有效实现矿井高压电网供电网络的拓扑辨识；步骤13，基于拓扑结构编码获取的开关集合QE，针对某个出线开关S控制的线路计算三相短路电流和两相短路电流；在步骤13，主要进行如下步骤：步骤131：在开关集合QE中依据开关S的ID参数可查找到该出线开关的拓扑编码Code，假定其Code用U表示，集合QF、集合SG和集合初始情况下为空；将出线开关S加入到集合中；步骤132：将开关集合QE中的所有开关对象加入到集合QF和集合SG中；步骤133：将字符串U中最后一个“.”字符和最后一个“.”字符后的所有字符全部删除后得到一个新的字符串，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的进线开关，如果存在，该进线开关用表示，执行步骤134；如果不存在，执行步骤 135；步骤134：在字符串中查找“.”字符，如果不存在“.”字符，将开关加入到集合中，执行步骤137；如果存在“.”字符，将字符串中最后一个“.”字符和最后一个“.”字符后的所有字符全部删除后得到一个新的字符串，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的出线开关，如果出线开关存在，将该出线开关加入到集合中，将字符串U的值用字符串代替，执行步骤133；步骤135：在集合SG中取出一个开关状态为合闸的联络开关，其拓扑编码用表示，由、“*”和三个字符串合并而成；步骤136：如果，则将字符串的值用字符串代替，执行步骤134；如果，则将字符串的值用字符串代替，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的进线开关，查找到的进线开关用表示，执行步骤134；如果和不相等，和也不相等，执行步骤135；步骤137：将集合中所有出线开关直接控制线路的电阻全部相加后得到总电阻；将集合中所有出线开关直接控制线路的电抗全部相加后得到电抗；依据集合中保存的电源进线开关信息和链接表PT获取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，然后将最大运行方式下的系统电抗与相加得到最大运行方式下的系统总电抗，将最小运行方式下的系统电抗与相加得到最小运行方式下的系统总电抗；执行步骤138；步骤138：依据高压供电系统短路点所在线路的平均电压和总电阻、最大运行方式下的系统总电抗计算最大运行方式下的三相短路电流，执行步骤139；步骤139：依据高压供电系统短路点所在线路的平均电压和总电阻、最小运行方式下的系统总电抗计算最小运行方式下的两相短路电流。...

【技术特征摘要】
1.基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，所描述的自动短路计算方法包括如下步骤：步骤11，对矿井高压供电系统图各种电气设备所包含的参数信息进行详细定义，并对矿井高压供电系统图的各种电气设备的属性信息进行初始化设置；步骤12，针对矿井高压电网的网络结构特点，依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系，基于设备类型和拓扑结构搜索针对每个设备进行拓扑编码，有效实现矿井高压电网供电网络的拓扑辨识；步骤13，基于拓扑结构编码获取的开关集合QE，针对某个出线开关S控制的线路计算三相短路电流和两相短路电流；在步骤13，主要进行如下步骤：步骤131：在开关集合QE中依据开关S的ID参数可查找到该出线开关的拓扑编码Code，假定其Code用U表示，集合QF、集合SG和集合初始情况下为空；将出线开关S加入到集合中；步骤132：将开关集合QE中的所有开关对象加入到集合QF和集合SG中；步骤133：将字符串U中最后一个“.”字符和最后一个“.”字符后的所有字符全部删除后得到一个新的字符串，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的进线开关，如果存在，该进线开关用表示，执行步骤134；如果不存在，执行步骤135；步骤134：在字符串中查找“.”字符，如果不存在“.”字符，将开关加入到集合中，执行步骤137；如果存在“.”字符，将字符串中最后一个“.”字符和最后一个“.”字符后的所有字符全部删除后得到一个新的字符串，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的出线开关，如果出线开关存在，将该出线开关加入到集合中，将字符串U的值用字符串代替，执行步骤133；步骤135：在集合SG中取出一个开关状态为合闸的联络开关，其拓扑编码用表示，由、“*”和三个字符串合并而成；步骤136：如果，则将字符串的值用字符串代替，执行步骤134；如果，则将字符串的值用字符串代替，在集合SG中查找开关状态为合闸，开关拓扑编码为的进线开关，查找到的进线开关用表示，执行步骤134；如果和不相等，和也不相等，执行步骤135；步骤137：将集合中所有出线开关直接控制线路的电阻全部相加后得到总电阻；将集合中所有出线开关直接控制线路的电抗全部相加后得到电抗；依据集合中保存的电源进线开关信息和链接表PT获取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，然后将最大运行方式下的系统电抗与相加得到最大运行方式下的系统总电抗，将最小运行方式下的系统电抗与相加得到最小运行方式下的系统总电抗；执行步骤138；步骤138：依据高压供电系统短路点所在线路的平均电压和总电阻、最大运行方式下的系统总电抗计算最大运行方式下的三相短路电流，执行步骤139；步骤139：依据高压供电系统短路点所在线路的平均电压和总电阻、最小运行方式下的系统总电抗计算最小运行方式下的两相短路电流。2.根据权利要求1所述的基于联络开关拓扑编码的矿井高压电网自动短路计算方法，其特征在于，在步骤12中，主要进行如下步骤：步骤21：以电源进线开关作为起点开始对矿井高压供电系统图的网络拓扑结构进行学习，依据电气设备类型字段在供电系统图所有开关中将所有电源进线开关对象加入到集合QA中，同时建立一个链接表PT，在链接表PT中保存了每个电源进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新良，徐永豪，付萌萌，张长森，王新，王光超，李辉，李自强，王晓卫，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41