[发明专利]基于联络开关状态的矿井高压电网自适应短路计算方法

权利要求书

1.基于联络开关状态的矿井高压电网自适应短路计算方法，其特征在于，所描述的自适应短路计算方法包括如下步骤：

步骤11，依据矿井高压供电系统的供电关系，生成母线节点和支路接点的关联矩阵和；

步骤12，依据矿井高压供电系统图中电气设备之间的连接关系生成母线节点和联络节点的关联矩阵和；

步骤13，依据联络节点上开关的开闭状态、关联矩阵和关联矩阵，生成母线节点和联络节点的关联矩阵、，以及母线节点与母线节点供电关联矩阵；

步骤14，依据单向图的连通性，由矩阵、、和开关状态矩阵计算支路节点与支路节点供电关系的关联矩阵（行列）；

步骤15，依据支路节点和支路节点供电关系的最终关联矩阵完成矿井高压电网自适应短路计算；

在步骤13中，主要进行如下步骤：

步骤131、依据联络节点上开关的开闭状态，生成联络节点开关状态矩阵（行列），矩阵对角线元素分别为，，…, ；且，；在中，当第个联络开关状态闭合，则；反之，则；

步骤132、母线节点和联络节点的关联矩阵，；

步骤133、将关联矩阵和关联矩阵做乘法运算，得到原始的第1级母线节点与母线节点关联矩阵；则该矿井高压供电系统的关联矩阵；

步骤134、对获得的关联矩阵需要使用修正矩阵进行修正，母线节点和母线节点的修正矩阵表示每一个母线节点都可由母线节点供电，其第行第列的元素用表示，，且；

步骤135、依据矩阵和修正矩阵得到第1级的母线节点与母线节点供电关联矩阵；

在步骤14中，主要进行如下步骤：

步骤141、依据支路节点上出线开关的开闭状态，生成支路节点开关状态矩阵，包含个元素，，；在中，第个元素对应的开关状态闭合，则；反之，则；

步骤142、将中的每个元素和矩阵中每行的个元素进行与运算后得到母线节点和支路节点的关联矩阵（行列），；将S中的每个元素和矩阵中每列的个元素进行与运算后得到支路节点和母线节点的关联矩阵（行列），；

步骤143、依据单向图的连通性，由关联矩阵、关联矩阵和得到原始的第1级支路节点与支路节点供电关联矩阵；则该矿井高压供电系统的关联矩阵，其第行第列的元素用表示，则；

步骤144、因为采用的是单向图结构，所以在计算获得的支路节点与支路节点供电关联矩阵中，支路节点与支路节点之间的供电关系未能得到正确反映；因此对获得的供电关联矩阵需要使用修正矩阵进行修正，支路节点和支路节点的修正矩阵表示每一个支路节点都可由支路节点供电，其第行第列的元素用表示，，且，将中的每个元素和修正矩阵中每行的个元素进行与运算后得到最终的支路节点和支路节点的修正矩阵；

步骤145、依据矩阵和修正矩阵得到第1级的支路节点与支路节点供电关联矩阵；

步骤146、将矩阵和自身做矩阵乘法运算，得到一个新的矩阵，且，其第行第列的元素用表示，，且；

步骤147、比较矩阵和矩阵是否发生变化，如果发生变化，则用矩阵替换矩阵，重复执行步骤146；反之，如果和相同，则计算所得的矩阵即是支路节点与支路节点供电关联矩阵，其第行第列的元素用表示，；

步骤148、设置矿井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；电源支路节点矩阵用(行1列)表示，，其中，；矩阵(行1列)表示需要完成短路点计算的节点集合矩阵，，其中，则表示其对应的支路节点需要进行短路计算；表示其对应的支路节点不需要进行短路计算，对应该支路节点的顺序号；，且；

步骤149、将矩阵中每列的个元素和矩阵中的每个元素进行与运算后得到支路节点和支路节点供电关系的最终关联矩阵（行列）, ；

在步骤15中，主要进行如下步骤：

步骤151、和以供电线路的顺序号为其行号和列号，假定个支路节点直接控制的条供电线路对应的电阻和电抗分别用和表示，则供电线路电阻矩阵，供电线路电抗矩阵；

步骤152、假定矩阵，其中；最大运行方式下的系统电抗矩阵用，其中，且，对应该支路节点控制的供电线路编号；最小运行方式下的系统电抗矩阵用，其中，且；

步骤153、由供电线路电阻矩阵、供电线路电抗矩阵和供电关系矩阵可得所有支路节点对应短路点的总电阻矩阵和最大运行方式下的总电抗矩阵和最小运行方式下的总电抗矩阵；则：

；

；

；

在计算，和的过程中，矩阵元素与矩阵元素之间的运算采用十进制算术运算；

步骤154、假定最大运行方式下的三相短路电流矩阵用表示，最小运行方式下的两相短路电流用矩阵表示，高压供电系统短路点所在线路的平均电压用表示；则，；且，。

2.根据权利要求1所述的基于联络开关状态的矿井高压电网自适应短路计算方法，其特征在于，在步骤12中，主要进行如下步骤：

步骤21、在生成关联矩阵的过程中，中第行第列的元素用表示，如果第行的行号对应的母线节点和第列的列号对应的联络节点直接相连，则，否则，关联矩阵；

步骤22、在生成关联矩阵的过程中，中第行第列的元素用表示，如果第行的行号对应的联络节点和第列的列号对应的母线节点直接相连，则，否则，关联矩阵。