(硕士论文)矿区电力系统故障诊断与微机保护的Petri+网模型的研究.pdf

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本人呈交给山东科技大学的这篇博士学位论文,除了所列参考文献和世所公认的文献
外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关
作鉴定。





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AFFIRMATION

I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of
Doctor of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own
work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for
qualification at any other academic institute.




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山东科技大学博士学位论文摘要
摘要
近年来,我国用电量增长速度较快,推动煤炭工业迅猛发展。为了降低发电成本,
国家鼓励建设坑口电厂,同时,为了环保,国家也提倡发展煤矸石发电,建设煤矸石热
电厂。因此,大型矿区的负荷中心和许多大型煤矿都发展了煤、电综合工程,一方面煤
矿是重要负荷,另一方面煤矿又发电,除自用外还将剩余电能送往电网。这就形成了矿
区电力系统。矿区电力系统在规模上和容量上虽不能和电力系统相比,但也是电力系统
的重要组成部分。煤矿供配电系统是矿区电力系统的一个重要组成部分,煤矿作为一级
电力负荷,供电的可靠性要求极高,一般是不能中断供电的。然而由于自然、人为、设
备等多种因素的影响,故障的出现又是不可必免的。这就要求当供电系统发生故障时,
运行人员能够迅速准确地判断故障区域、识别真正的故障元件,以便将其隔离并给予后
续的故障恢复工作提供可靠的依据,从而恢复非故障区域的正常运行,增强供电的可靠
性和连续性。另一方面,当电网发生故障时,各级继电保护与自动装置会产生大量的报
警信息,这些报警信息在短时间内涌入调度中心,远远超过运行人员的处理能力,容易
使调度员误判、漏判,为了适应各种简单和复杂事故情况下故障的快速、准确识别,既
要对继电保护装置进行可靠设计,同时还需要应用矿区电力系统的故障诊断系统进行决
策参考。国内外提出了许多电力系统故障诊断的技术和方法,主要有专家系统、人工神
经网络、优化技术、Petri 网络、粗糙集理论、模糊集理论和多代理技术等。但对矿区电
力系统有关设计与分析方法亦不能满足要求,迫切需要新的系统设计理论和方法,用于
对系统建立模型,进行系统特性分析和性能评价,从而更合理地设计、优化和构建系统。
因此,本文应用扩展 Petri 网的行为理论,分别对矿区电网故障诊断系统进行了建模与行
为分析研究,同时拓展了混杂 Petri 网在煤矿供电系统的微机综合保护设计中的应用。本
文的主要工作有以下几个方面:
(1)分析了 Petri 网及其扩展 Petri 网的演化规律和动态行为,讨论了电力系统控制
与故障诊断系统模型,扩展了 Petri 网应用领域,为矿山电力系统选择合理的运行方式、
接线系统设计与分析、继电保护与自动装置研制提供了一条新途径。
(2)混杂 Petri 网是 Petri 网理论的一个新的研究方向,它把 Petri 网的研究范围从
离散事件动态系统(DEDS)拓展到连续混杂动态系统(CHDS)。本文详细讨论了混杂
Petri 网的定义、性质、演化规律、动态行为、建模理论与分析技术等。
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山东科技大学博士学位论文摘要
(3)针对数字化、智能化矿区电力系统的新理念,论文针对电网信息随机性、不确
定性特点,应用 Bayes-Petri 网构造电力系统故障诊断系统模型并给出了 BPN 的算法。
(4)针对矿山电网继电保护系统中离散和连续特性比较分明,本文对混杂 Petri 网
进行了扩展,引用混杂 Petri 网(HCETPN)模型,并将其应用于供配电网电流继电保护
系统的建模与设计。同时,研究了基于有限状态机理论 Stateflow 技术的电网继电保护混
杂模型仿真与分析技术。
(5)利用 DSP 技术,结合 Petri 网建模思想,设计了基于 DSP 煤矿电网微机综合
保护系统,并对该系统进行了实用化验证。该综合保护系统的设计与实现为矿山电网故
障诊断系统、运行检修人员查找事故