礦區(qū)電力系統(tǒng)故障診斷與微機保護的Petri網(wǎng)模型的研究.pdf

1、近年來，我國用電量增長速度較快，推動煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展。為了降低發(fā)電成本，國家鼓勵建設坑口電廠，同時，為了環(huán)保，國家也提倡發(fā)展煤矸石發(fā)電，建設煤矸石熱電廠。
　　因此，大型礦區(qū)的負荷中心和許多大型煤礦都發(fā)展了煤、電綜合工程，一方面煤礦是重要負荷，另一方面煤礦又發(fā)電，除自用外還將剩余電能送往電網(wǎng)。這就形成了礦區(qū)電力系統(tǒng)。礦區(qū)電力系統(tǒng)在規(guī)模上和容量上雖不能和電力系統(tǒng)相比，但也是電力系統(tǒng)的重要組成部分。煤礦供配電系統(tǒng)是礦區(qū)電力系統(tǒng)的一個重

2、要組成部分，煤礦作為一級電力負荷，供電的可靠性要求極高，一般是不能中斷供電的。然而由于自然、人為、設備等多種因素的影響，故障的出現(xiàn)又是不可必免的。這就要求當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，運行人員能夠迅速準確地判斷故障區(qū)域、識別真正的故障元件，以便將其隔離并給予后續(xù)的故障恢復工作提供可靠的依據(jù)，從而恢復非故障區(qū)域的正常運行，增強供電的可靠性和連續(xù)性。
　　另一方面，當電網(wǎng)發(fā)生故障時，各級繼電保護與自動裝置會產(chǎn)生大量的報警信息，這些報警信息在短

3、時間內(nèi)涌入調(diào)度中心，遠遠超過運行人員的處理能力，容易使調(diào)度員誤判、漏判，為了適應各種簡單和復雜事故情況下故障的快速、準確識別，既要對繼電保護裝置進行可靠設計，同時還需要應用礦區(qū)電力系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)進行決策參考。國內(nèi)外提出了許多電力系統(tǒng)故障診斷的技術和方法，主要有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、優(yōu)化技術、Petri網(wǎng)絡、粗糙集理論、模糊集理論和多代理技術等。但對礦區(qū)電力系統(tǒng)有關設計與分析方法亦不能滿足要求，迫切需要新的系統(tǒng)設計理論和方法，用于對

4、系統(tǒng)建立模型，進行系統(tǒng)特性分析和性能評價，從而更合理地設計、優(yōu)化和構建系統(tǒng)。
　　因此，本文應用擴展Petri網(wǎng)的行為理論，分別對礦區(qū)電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)進行了建模與行為分析研究，同時拓展了混雜Petri網(wǎng)在煤礦供電系統(tǒng)的微機綜合保護設計中的應用。本文的主要工作有以下幾個方面：
　?。?）分析了Petri網(wǎng)及其擴展Petri網(wǎng)的演化規(guī)律和動態(tài)行為，討論了電力系統(tǒng)控制與故障診斷系統(tǒng)模型，擴展了Petri網(wǎng)應用領域，為礦山電力系統(tǒng)選

5、擇合理的運行方式、接線系統(tǒng)設計與分析、繼電保護與自動裝置研制提供了一條新途徑。
　?。?）混雜Petri網(wǎng)是Petri網(wǎng)理論的一個新的研究方向，它把Petri網(wǎng)的研究范圍從離散事件動態(tài)系統(tǒng)（DEDS）拓展到連續(xù)混雜動態(tài)系統(tǒng)（CHDS）。本文詳細討論了混雜Petri網(wǎng)的定義、性質(zhì)、演化規(guī)律、動態(tài)行為、建模理論與分析技術等。
　?。?）針對數(shù)字化、智能化礦區(qū)電力系統(tǒng)的新理念，論文針對電網(wǎng)信息隨機性、不確定性特點，應用Bayes-

6、Petri網(wǎng)構造電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)模型并給出了BPN的算法。
　?。?）針對礦山電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)中離散和連續(xù)特性比較分明，本文對混雜Petri網(wǎng)進行了擴展，引用混雜Petri網(wǎng)（HCETPN）模型，并將其應用于供配電網(wǎng)電流繼電保護系統(tǒng)的建模與設計。同時，研究了基于有限狀態(tài)機理論Stateflow技術的電網(wǎng)繼電保護混雜模型仿真與分析技術。
　?。?）利用DSP技術，結合Petri網(wǎng)建模思想，設計了基于DSP煤礦電網(wǎng)微機綜合保