[发明专利]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

权利要求书

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，对从集合中取出的支路节点进行编号，其编号用表示，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，对从集合中取出的支路节点进行编号，其编号用表示，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，对从集合中取出的支路节点进行编号，其编号用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，对从集合中取出的支路节点进行编号，其编号用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。