基于Petri網(wǎng)的礦井高壓電網(wǎng)漏電保護整定計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明公開了基于Petri網(wǎng)的礦井高壓電網(wǎng)漏電保護整定計算方法，屬于煤礦高 壓供電網(wǎng)絡漏電保護整定計算領域。
【背景技術】
[0002] Petri網(wǎng)是對于離散事件動態(tài)系統(tǒng)非常好的建模工具，可以很有效地描述網(wǎng)絡拓 撲結(jié)構和系統(tǒng)中的同步，并發(fā)等行為，已經(jīng)很好的應用于電力系統(tǒng)故障診斷等電力領域。有 色Petri網(wǎng)作為高級Petri網(wǎng)的一種，用顏色表示具有相同特性的資源，通過不同顏色的托 肯加以區(qū)別，能夠很大程度上簡化Petri網(wǎng)的結(jié)構，增強模型的通用性。在對礦井高壓電網(wǎng) 進行拓撲分析時，當前主要是采用搜索遍歷算法和基于關聯(lián)矩陣的分析方法，它們均可以 有效地對礦井高壓電網(wǎng)進行拓撲分析以及對節(jié)點編號，但分析過程相對較為繁瑣且計算量 較大。
[0003] 本發(fā)明公開了基于Petri網(wǎng)的礦井高壓電網(wǎng)漏電保護整定計算方法，其利用 Petri網(wǎng)精確的數(shù)學定義進行建模，利用顏色工具表示同類屬性的資源，有效克服了一般 Petri網(wǎng)在針對復雜系統(tǒng)時容錯性差等問題，能夠?qū)ΦV井高壓供電系統(tǒng)漏電保護整定計算 過程進行建模分析。在對礦井高壓電網(wǎng)進行拓撲分析時，構建了基于有色Petri網(wǎng)的網(wǎng)絡 拓撲分析模型，對礦井高壓電網(wǎng)完成網(wǎng)絡拓撲分析；然后以獲取的網(wǎng)絡拓撲分析模型為基 礎，針對不同電壓等級的中性點不接地礦井高壓電網(wǎng)，構建基于有色Petri網(wǎng)的漏電保護 整定計算模型，實現(xiàn)漏電保護整定計算功能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 根據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)圖，建立基于有色Petri網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲分析模型，模型結(jié) 構如附圖1所示，該模型中包含8個庫所，5個變迀；模型中所述的有色Petri網(wǎng)是一個七 元組
，其中P為庫所的有限集合，庫所中存放相應的初始狀態(tài) 信息和中間狀態(tài)信息；Γ為變迀的有限集合，變迀的作用是發(fā)生事件利用托肯產(chǎn)生新的托 肯，在Petri網(wǎng)中發(fā)生事件稱為點火；F表示托肯移動的流關系，通過有向弧來表示；C表 示庫所疋上可存放的托肯的所有顏色的集合；Il和^分別是ΡχΓ上的負函數(shù)和正函數(shù)， 對所有
的充分必要條件是
表示有色Petri網(wǎng)的初始標識；其中有色Petri網(wǎng)中的庫所用圓圈表示，變迀用矩形來 表示，庫所中的托肯用小黑點來表示。
[0005] 根據(jù)網(wǎng)絡拓撲分析模型，針對網(wǎng)絡拓撲分析有色Petri網(wǎng)中的單色和復合色進 行定義，并且定義了開關相鄰規(guī)則和編碼規(guī)則，依據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)圖對庫所4、％和 i初始標識進行設置；具體步驟如下： 步驟1、在網(wǎng)絡拓撲分析有色Petri網(wǎng)模型中，開關類型色為單色，用#表示，其中】丨表 示電源進線開關，1表示出線開關，&表示聯(lián)絡開關，表示一般進線開關；電源進線開關和 一般進線開關均屬于進線開關；開關位置色為復合色，若一個基本單元有個節(jié)點禺、乓、 %、···、&和W個開關Z1、Z2、Z3、…、Zffl，則開關位置復合色表示為1?.!?;開關編 碼色為復合色，用：
：表示，其中為正整數(shù)，;開關復合色表示為
步驟2、定義開關相鄰規(guī)則；針對兩個開關:?::和Zij ;如果
其中 那么開關;^和開關'是相鄰的；其中&表示提取復合色或集合中 的第1個顏色或元素，&表示提取復合色或集合中的第#個顏色或元素； 步驟3、定義編碼規(guī)則；針對存在直接供電關系的進線開關和出線開關，如果某一進線 開關(或出線開關）的編碼為，則與此相鄰的下一級出線開關(或進線開關）的 編碼為
；如果某出線開關A與出現(xiàn)開關B相鄰，出線開關A的編 碼為則出線開關B的編碼為
； 步驟4、依據(jù)礦井高壓供電系統(tǒng)圖對庫所、&和&初始標識進行設置。
[0006] 依據(jù)網(wǎng)絡拓撲分析模型定義的變迀點火規(guī)則，對礦井高壓供電系統(tǒng)圖進行拓撲分 析，針對每個高壓開關完成拓撲編碼；在拓撲分析模型中，庫所_存放編碼后的所有電源 進線開關信息存放所有的未編碼的出線開關信息；％存放與進線開關相鄰的編碼后 的出線開關信息；&存放與&相鄰的編碼后的出線開關信息存放已經(jīng)完成編碼的出 線開關信息；1存放未編碼的一般進線開關信息；&存放編碼完成的進線開關和出線開 關信息；&存放編碼后的進線開關信息；具體步驟如下： 步驟1、如果庫所:|中存在托肯，則變迀5點火，點火后庫所霉中消耗一個托肯，將 庫所&中消耗的一個編碼的電源進線開關托肯分別加入到庫所巧和庫所A中；假設考 中的開關復合色為中的開關復合色為/，G中的開關復合色為客:，
步驟2、如果庫所巧和庫所_中存在托肯，假設&中的開關復合色為夢，駕中的開 關復合色為:m，巧、5和4中的開關復合色為:?，若
或
則庫所巧和_中對應的兩個開關相鄰，變迀7；點 火，點火后庫所_和_各消耗一個托肯，針對:?中消耗的托肯按照編碼規(guī)則進行編碼，編 碼生成的托肯分別加入到庫所巧、4和A中，假設：
， 步驟3、如果庫所A和庫所_中存在托肯，假設％中的開關復合色為咐，1中的開 關復合色為|，f，_和％:中的開關復合色為^，若：
或
則庫所巧和1中對應的兩個開關相鄰，變迀及 點火，點火后庫所4和4中各消耗一個托肯，針對庫所4中消耗的托肯按照編碼規(guī)則 進行編碼，將編碼后的托肯分別加入到庫所A和&中，假設.
：，則
步驟4、如果庫所A和庫所A中存在托肯，假設S5中的開關復合色為叫，A中的開 關復合色為f，為和忍中的開關復合色為?，若
或者
則庫所1和；中對應的兩個開關相鄰，變迀?；點火， 點火后庫所&中消耗一個托肯，針對庫所消耗的托肯按照編碼規(guī)則進行編碼，將編碼 后的托肯加入到庫所&和巧中，假設
， 步驟5、如果庫所,中存在托肯，變迀爲點火，點火后庫所_消耗一個托肯，將庫所I 中消耗的一個編碼的出線開關托肯加入到庫所&中；假設&中的開關復合色為:f，巧中 的開關復合色為少，則
步驟6、重復執(zhí)行步驟1~5,如果變迀胃~變迀^均不能被觸發(fā)，拓撲編碼完成；所有完 成編碼的進線開關和出線開關信息均存入到了庫所A中。
[0007] 基于有色Petri網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲分析模型的編碼結(jié)果，建立漏電保護整定計算模型， 該模型包含8個庫所，7個變迀；其中，庫所_存放編碼完成的進線開關和出線開關信息， 庫所1存放編碼后的所有電源進線開關信息，庫所A 13存放編碼后的出線開關信息，庫所 A1存放完成對地電容計算的電源進線開關信息，庫所存放完成漏電保護整定計算后的 電源進線開關信息，庫所2 13存放完成漏電保護整定設置后的出線開關信息，庫所A4存放 編碼后的出線開關信息；庫所存放完成漏電保護初始化設置的進線開關和出線開關信 息；在漏電保護整定計算的有色Petri網(wǎng)模型中，開關狀態(tài)色為單色，取值為0或1，0表示 分閘，1表示合閘；開關對地電容色為單色，取值為實數(shù)，單位為pif，出線開關對地電容色 初始值為其直接控制的供電線路對地電容之和，所有進線開關對地電容色初始值為〇 ;開關 漏電保護整定色為復合色為 <一次零序電流整定值，二次零序電扭整定值開關漏電 保護復合色表示為義議P合色，開關狀態(tài)色，開關對地電容色，開關漏電保護整定色> ; 具體步驟如下： 步驟1、如果庫所1中存在編碼完成的開關托肯，變迀點火，庫所I中消耗一個托 肯，在庫所中生成一個托肯，假設庫所中的托肯用,表不，庫所:?中的托肯用為表 示，則
；如果該托肯對應的高壓開關在高壓供電系統(tǒng)中 為