基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法。该方法包括以下步骤：初始化供电关联矩阵A，设定在低压供电系统图上存在n个低压电气设备，则矩阵A为n行n列的矩阵，将矩阵A中每个元素的数值均设置为0；依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A；将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制逻辑与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制逻辑或运算，依据获得的供电关联矩阵A完成低压供电系统短路电流自动计算。本方法提高了煤矿低压供电系统短路电流计算效率和准确率，提高了煤矿低压供电系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法
本专利技术涉及煤矿低压供电网络短路计算
，特别是一种基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法。
技术介绍
煤矿开采的过程中，离不开低压供电机械设备的应用。随着采煤自动化技术的发展,对矿井供电的连续性、可靠性和安全性提出了越来越高的要求，因此对矿井低压电网综合保护系统的研究具有重要的理论和应用价值。为了提高煤矿低压供电系统运行的安全性、稳定性，专利1(一种煤矿低压供电系统自适应短路计算方法，CN106547984A)提出了一种煤矿低压供电系统短路计算方法，能够实现低压供电系统自动短路计算，但其完全基于关联矩阵完成低压电缆的短路电流自动计算，时间复杂度较高；同时，其在短路电流计算的过程中不考虑母线电阻、电抗对短路电流计算的影响，存在自动化程度低、计算效率和准确率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种计算效率和准确率高的基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法，包括以下步骤：步骤1、初始化供电关联矩阵A；步骤2、依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A；步骤3、将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制逻辑与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制逻辑或运算，依据获得的供电关联矩阵A完成低压供电系统短路电流自动计算。进一步地，步骤1所述的初始化供电关联矩阵A，具体如下：设定在低压供电系统图上存在n个低压电气设备，则供电关联矩阵A为n行n列的矩阵，将矩阵A中每个元素的数值均设置为0；关联矩阵A的行号是低压供电系统图中低压电气设备的顺序号，关联矩阵A的列号是低压供电系统图中低压电气设备的顺序号，其中低压电气设备包括电源低压馈电开关、低压馈电开关、低压电缆和母线；电源低压馈电开关为直接由上级供电系统供电的低压馈电开关。进一步地，步骤2中所述的依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A，具体如下：步骤2.1、将所有母线加入到集合B中，将所有低压馈电开关加入到集合C1中，将所有低压启动器加入到集合C2中，将所有低压电缆加入到集合D中，集合F1、集合F2、集合F3和集合F4初始状态下为空，其中集合F1用于存储电源低压馈电开关和低压馈电开关，执行步骤2.2；步骤2.2、将所有电源低压馈电开关加入到集合F1中，从集合F1中取出一个开关；步骤2.3、从集合F1中取出的开关用E表示，将开关E在矩阵A中的列号用i1表示，在集合D中查找是否存在与开关E直接相邻的低压电缆；如果存在，则将该低压电缆从集合D中取出，加入到集合F2中，将该低压电缆在矩阵A中的行号用i2表示，将供电关联矩阵A中第i2行第i1列对应元素的数值设置为1；步骤2.4、在集合B中查找是否存在与开关E直接相邻的母线：如果该母线不存在或开关E是电源低压馈电开关，执行步骤2.5；如果该母线存在且开关E不是电源低压馈电开关，则将该母线从集合B中取出，并将该母线加入到集合F3中，同时，在关联矩阵A第i1行中查找数值为1元素对应的列号，查询到的列号用j1表示；将该母线在矩阵A中的行号用i4表示，则将供电关联矩阵A中第i4行第j1列对应元素的数值设置为1；步骤2.5、如果集合F2不为空，则从集合F2中取出一个低压电缆，执行步骤2.6；如果集合F2为空，则执行步骤2.9；步骤2.6、将从集合F2中取出的低压电缆用H1表示，将该低压电缆在矩阵A中的行号用i6表示，在集合C1中查找与低压电缆H1直接相邻的低压馈电开关：如果存在，则将查询得到的低压馈电开关从集合C1中取出，加入到集合F1中，将该低压馈电开关在矩阵A中的行号用i7表示，将供电关联矩阵A中第i7行第i6列对应元素的数值设置为1；步骤2.7、在集合C2中查找是否存在与低压电缆H1直接相邻的低压启动器，如果存在，则将该低压启动器从集合C2中取出，加入到集合F4中，将该低压启动器在矩阵A中的行号用i8表示，将供电关联矩阵A中第i8行第i6列对应元素的数值设置为1；步骤2.8、如果集合F2为空，则执行步骤2.9；如果集合F2不为空，则执行步骤2.5；步骤2.9、如果集合F3不为空，则从集合F3中取出一个母线，执行步骤2.10；如果集合F3为空，则执行步骤2.13；步骤2.10、将从集合F3中取出的母线用H2表示，将该母线在矩阵A中的行号用i9表示，在集合C1中查找与母线H2直接相邻的低压馈电开关，如果存在，则将查询得到的低压馈电开关从集合C1中取出，加入到集合F1中，将该低压馈电开关在矩阵A中的行号用i10表示，将供电关联矩阵A中第i10行第i9列对应元素的数值设置为1；步骤2.11、在集合C2中查找与母线H2直接相邻的低压启动器，如果存在，则将查询得到的低压启动器从集合C2中取出，加入到集合F4中，将该低压启动器在矩阵A中的行号用i11表示，将供电关联矩阵A中第i11行第i9列对应元素的数值设置为1；步骤2.12、如果集合F3为空，则执行步骤2.13；如果集合F3不为空，则执行步骤2.9；步骤2.13、如果集合F4不为空，则从集合F4中取出一个开关，执行步骤2.14；如果集合F4为空，则执行步骤2.18；步骤2.14、将从集合F4中取出的开关用H3表示，将该开关在矩阵A中的行号用i12表示，在集合B中查找是否存在与开关H3直接相邻的母线，如果存在，则将该母线从集合B中取出，加入到集合F3中，在关联矩阵A第i12行中查找数值为1元素对应的列号，查询到的列号用j2表示；将该母线在矩阵A中的行号用i13表示，将供电关联矩阵A中第i13行第j2列对应元素的数值设置为1；步骤2.15、在集合D中查找是否存在与开关H3直接相邻的低压电缆，如果存在，则将该低压电缆从集合D中取出，将该低压电缆在矩阵A中的行号用i14表示，将供电关联矩阵A中第i14行第i12列对应元素的数值设置为1；步骤2.16：如果集合F3为空，则执行步骤2.17；如果集合F3不为空，则执行步骤2.9；步骤2.17、如果集合F4为空，则执行步骤2.18；如果集合F4不为空，则执行步骤2.13；步骤2.18、如果集合F1为空，则执行步骤2.19；如果集合F1不为空，则从集合F1中取出一个开关，执行步骤2.3；步骤2.19、不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A计算完成，矩阵A中第i行第j列的元素用Ai,j表示，如果Ai,j＝1，则表示顺序号为i的低压电气设备由顺序号为j的低压电气设备供电。进一步地，步骤3所述的将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制逻辑与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制逻辑或运算，依据获得的供电关联矩阵A完成低压供电系统短路电流自动计算，具体如下：步骤3.1、将关联距阵A中行号和列号相等的所有元素的数值均设置为1；...

【技术保护点】
1.一种基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、初始化供电关联矩阵A；/n步骤2、依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A；/n步骤3、将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制逻辑与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制逻辑或运算，依据获得的供电关联矩阵A完成低压供电系统短路电流自动计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、初始化供电关联矩阵A；
步骤2、依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A；
步骤3、将矩阵元素与矩阵元素乘法运算定义为二进制逻辑与运算，将矩阵元素与矩阵元素的加法运算定义为二进制逻辑或运算，依据获得的供电关联矩阵A完成低压供电系统短路电流自动计算。


2.根据权利要求1所述的基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法，其特征在于，步骤1所述的初始化供电关联矩阵A，具体如下：
设定在低压供电系统图上存在n个低压电气设备，则供电关联矩阵A为n行n列的矩阵，将矩阵A中每个元素的数值均设置为0；关联矩阵A的行号是低压供电系统图中低压电气设备的顺序号，关联矩阵A的列号是低压供电系统图中低压电气设备的顺序号，其中低压电气设备包括电源低压馈电开关、低压馈电开关、低压电缆和母线；电源低压馈电开关为直接由上级供电系统供电的低压馈电开关。


3.根据权利要求1所述的基于拓扑搜索的煤矿低压供电系统短路电流自动计算方法，其特征在于，步骤2中所述的依据低压供电系统图拓扑结构获得不同低压电气设备之间的供电关联矩阵A，具体如下：
步骤2.1、将所有母线加入到集合B中，将所有低压馈电开关加入到集合C1中，将所有低压启动器加入到集合C2中，将所有低压电缆加入到集合D中，集合F1、集合F2、集合F3和集合F4初始状态下为空，其中集合F1用于存储电源低压馈电开关和低压馈电开关，执行步骤2.2；
步骤2.2、将所有电源低压馈电开关加入到集合F1中，从集合F1中取出一个开关；
步骤2.3、从集合F1中取出的开关用E表示，将开关E在矩阵A中的列号用i1表示，在集合D中查找是否存在与开关E直接相邻的低压电缆；如果存在，则将该低压电缆从集合D中取出，加入到集合F2中，将该低压电缆在矩阵A中的行号用i2表示，将供电关联矩阵A中第i2行第i1列对应元素的数值设置为1；
步骤2.4、在集合B中查找是否存在与开关E直接相邻的母线：如果该母线不存在或开关E是电源低压馈电开关，执行步骤2.5；如果该母线存在且开关E不是电源低压馈电开关，则将该母线从集合B中取出，并将该母线加入到集合F3中，同时，在关联矩阵A第i1行中查找数值为1元素对应的列号，查询到的列号用j1表示；将该母线在矩阵A中的行号用i4表示，则将供电关联矩阵A中第i4行第j1列对应元素的数值设置为1；
步骤2.5、如果集合F2不为空，则从集合F2中取出一个低压电缆，执行步骤2.6；如果集合F2为空，则执行步骤2.9；
步骤2.6、将从集合F2中取出的低压电缆用H1表示，将该低压电缆在矩阵A中的行号用i6表示，在集合C1中查找与低压电缆H1直接相邻的低压馈电开关：如果存在，则将查询得到的低压馈电开关从集合C1中取出，加入到集合F1中，将该低压馈电开关在矩阵A中的行号用i7表示，将供电关联矩阵A中第i7行第i6列对应元素的数值设置为1；
步骤2.7、在集合C2中查找是否存在与低压电缆H1直接相邻的低压启动器，如果存在，则将该低压启动器从集合C2中取出，加入到集合F4中，将该低压启动器在矩阵A中的行号用i8表示，将供电关联矩阵A中第i8行第i6列对应元素的数值设置为1；
步骤2.8、如果集合F2为空，则执行步骤2.9；如果集合F2不为空，则执行步骤2.5；
步骤2.9、如果集合F3不为空，则从集合F3中取出一个母线，执行步骤2.10；如果集合F3为空，则执行步骤2.13；
步骤2.10、将从集合F3中取出的母线用H2表示，将该母线在矩阵A中的行号用i9表示，在集合C1中查找与母线H2直接相邻的低压馈电开关，如果存在，则将查询得到的低压馈电开关从集合C1中取出，加入到集合F1中，将该低压馈电开关在矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博文，沈肖波，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32