一种矩阵化自动判断最后断路器逻辑的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压直流输电技术领域，特别涉及一种矩阵化自动判断最后断路器逻 辑的方法。
【背景技术】
[0002] 现有直流工程的最后断路器判断程序所用算法均是枚举法。其做法是根据直流工 程交流场的结构特点，人为主观判断出符合最后断路器特点的倒闸方式，枚举每种最后断 路器工况，然后将每种工况都单独编写成一段关于开关状态的与或非逻辑组合的程序。
[0003] 这种算法不存在最后断路器判断的统一判据，而是以人的主观判断为标准，所以 可能存在判断错误、依赖经验、因人而异等不可靠因数，潜在导致直流闭锁的风险。其次，η 个开关则有2"种开关状态组合，编写成程序一般有几十或上百种工况，程序庞大繁琐易错， 凡遇交流场结构变化均需较长时间重新修正程序，不利于生产现场及时复电。以上缺陷导 致程序逻辑需根据工程定制，即使同一技术平台的两个工程，程序逻辑也不统一不通用，给 维护和使用带来一定困难。
[0004] 本发明提出一种非枚举的通用算法，以矩阵建模处理交流场各开关的逻辑关系， 使程序按统一的判据进行自动判断，不需人为主观判断或列举所有最后断路器工况，从而 避免出现以上问题。通用算法的同一逻辑适用于不同直流工程，同时具备当交流场结构变 化修改方便省时、简易维护等特点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种矩阵化自动判断最后断路器逻辑的方法，以克服了枚 举法程序庞大繁琐易错、修正程序耗时较长等缺陷，具有修改方便省时、简易维护，有利于 生产现场及时复电。
[0006] 为了实现上述目的，本发明通过下列技术方案来实现：
[0007] -种矩阵化自动判断最后断路器逻辑的方法，其应用于双母二分之三接线的直流 系统交流场结构中，其包括以下步骤：
[0008] 步骤1、建立交流场拓扑结构矩阵Tmatflx:
[0009] 所述交流场拓扑结构矩阵Tmatolx为交流场结构中各节点之间的断路器间隔状态的 集合：
[0011] 式（1)中，\为节点i和节点j之间断路器间隔的状态，如节点i和节点j之间 的断路器间隔合上，则a1]= 1，反之，则a 1]= 0 ;同时，该交流场拓扑结构矩阵Tmattlx主对角 线上的数值全为0, k为交流场结构中的节点总数，k多i, k多j ;
[0012] 步骤2、构造连通矩阵Lmattlx:
[0014] 连通矩阵Lmattlx中的数值为〇或1，通过式⑵计算得到的元素为非零元素时，均 通过数值1进行替换；
[0015] 步骤3、构建节点属性矩阵Pmattlx:
[0017] 节点属性矩阵Pmatolx为k行k列的对角矩阵，式（3)中，b i为节点i的属性数值， 定义节点为交流母线、换流器、交流进出线以及交流滤波器的属性数值分别为〇、X、Y、Z，其 中：X、Y、Z为非零的任意值；
[0018] 步骤4、计算交流场状态矩阵Smattlx:
[0019] gniatrix_ ^ matrix_|_pmatrix^ | j^matrix^ ^pmatrix (4)
[0020] 步骤5、判据：
[0021] 所述步骤5包括以下步骤：
[0022] 步骤51、当满足下述条件时：
[0023] 交流场状态矩阵Smattlx中任一行中存在元素等于X，且该行中又包含等于Y的元素 以及等于Z的元素；
[0024] 则执行步骤52 ;
[0025] 步骤52、将原有合上的断路器间隔逐个断开，并重新执行步骤1-4的操作，获得该 断开的断路器间隔所对应的新的交流场状态矩阵Smatolx';
[0026] 步骤53、当不满足下述条件时：
[0027] 新的交流场状态矩阵Smattlx'中任一行中存在元素等于X，且该行中又包含等于Y的 元素以及等于Z的元素；
[0028] 则该新的交流场状态矩阵Smatolx'对应的断开的断路器间隔即为最后断路器。
[0029] 本发明描述了交流场以矩阵建模的过程，以及各种矩阵的结构特征和物理意义： 最后断路器的逻辑由交流场的结构特点决定，要实现自动判断需建立交流场全面信息的数 学模型。根据交流场的结构特点，建立了交流场拓扑结构矩阵Tmato'连通矩阵Lmatt'节点 属性矩阵P1-，经矩阵运算后得到交流场状态矩阵。该矩阵包含了交流场结构、连通 关系、节点属性三方面的信息。
[0030] 其中，交流场拓扑结构矩阵Tmattlx是主对角线为〇的对称矩阵，各元素代表不同节 点间的直接连接关系；Tmattlx的k次方为k阶连接矩阵，各元素代表不同节点通过k个断路 器间隔的间接连接情况；连通矩阵Lmattlx等于各阶连接矩阵之和，其包含了两节点间的所有 通路信息；节点属性矩阵Pmattlx为对角矩阵，主对角线上元素的数值取各节点属性数值，排 列顺序与交流拓扑结构矩阵保持一致。
[0031] 本发明描述了最后断路器统一判据的内容：统一判据主要是对交流场状态矩阵的 每行进行判断，当矩阵某行存在数值为X的元素但是不同时存在为Y和Z的元素，表示交 流场出现换流器解锁但没有可用的交流出线或交流滤波器，这种工况符合最后断路器的特 征。统一判据实现三种最后断路器情况以一种逻辑进行判断，包括换流器的最后一个断路 器、大组交流滤波器的最后一个断路器、最后线路的最后一个断路器。
[0032] 本发明具有通用性特点，其逻辑适用于不同直流工程：交流场矩阵化建模易于扩 展，使具有不同结构特点的交流场均可转化为类似数学模型，而且算法所用的统一判据由 最后断路器的特性提炼而成，适用于任何结构的交流场，因此应用于不同直流工程只需修 改算法的外部接口，不需要修改内部逻辑。
[0033] 本发明克服了枚举法依赖人的主观判断、程序庞大繁琐易错、修正程序耗时较长 等缺陷，实现程序按统一的判据进行自动判断，具有修改方便省时、简易维护、入门门槛低 等特点，有利于工程应用和交流学习。
[0034] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0035] (1)实现程序按统一的判据进行自动判断，不依赖人为主观判断，不依赖工程经 验，大大提高算法的可靠性。
[0036] (2)矩阵建模和统一判据适用于不同交流结构，通用算法适用于不同直流工程，有 利于工程应用和交流学习。
[0037] (3)通用算法逻辑清晰，克服了枚举法程序庞大繁琐易错、修正程序耗时较长等缺 陷，具有修改方便省时、简易维护，有利于生产现场及时复电。
【附图说明】
[0038] 图1是一串双母二分之三接线的原理图；
[0039] 图2是一种矩阵化自动判断最后断路器逻辑的方法的流程图；
[0040] 图3是三串双母二分之三接线的原理图，其中，断路器间隔5012、5021分、以及 5023处于断开状态，其余断路器间隔均处于合上状态；
[0041] 图4是在图3的基础上将断路器间隔5032断开后的原理图，此时阀组闭锁，电流 通路消失，原通路上剩下两种设备；
[0042] 图5是在图3的基础上将断路器间隔5022断开后的原理图，此时不影响原电流通 路，通路上仍有三种设备。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的内容做进一步详细说明。
[0044] 直流系统交流场结构一般为双母二分之三接线，节点数k大于断路器间隔数 n(k>n)。以下不同类型矩阵的行数、列数均等于k，相应行和列所代表的物理意义保持一致。
[0045] 1、交流场拓扑结构矩阵=Tmattlx
[0046] 不同的交流场接线方式有不同的最后断路器逻辑，因此通用算法应该全面反映交 流场的拓扑结构。数学建模以矩阵为工具，构造交流场拓扑结构矩阵Tma&lx。如果规定矩阵 每行代表交流场的一个节点，相应的列（列序号等于行序号）也代表该节点，那么不同行和 列的交叉点，即矩阵中的元素，可用于代表不同节点间的直接连接关系，若两节点直接连通 则元素为1，否则为0。直流系统交流场结构一般为双母二分之三接线，母线或节点间通过 断路器间隔（包含两侧隔刀）直接连接，因此断路器间隔合上代表两节点直接连通，应将对 应的矩阵元素置1，反之置0。按以上规定建模可构造交流场拓扑结构矩阵Tma&lx，灵活改变 节点的排列顺序必可简化为主对角线为0的对称矩阵。
[0047] 如只有一串的双母二分之三接线，如图1所示，母I通过Breakerl连A，A通过 Breaker2连B，B通过Breaker3连母II，那么交流场拓扑结构矩阵Tmattlx为：
[0049] 2、连通矩阵：Lmatrix
[0050] 交流场通过分合不同的断路器间隔，实现任何两个节点所接设备的直接或间接连 通，算法应包含不同节点的连通状态信息。断路器间隔相连的两个节点能通过合上该断路 器间隔实现直接连通，但非断路器间隔相连的两个节点只能通过合上多个断路器间隔构成 通路实现间接连通，而且实现方式不唯一，即存在多个通路实现间接连通。因此不同算法的 关键在于如何选出构成通路的断路器间隔，然后对其通断状态进行判断。
[0051] 现有直流工程所采用的枚举法是以人为判断的方式，确定间接连通的所有通路， 然后将通路上的各断路器间隔写入算法，进行通断状态判断。本发明的通用算法构造了连 通矩阵Lma&lx，实现自动确立交流场任意两节点间的所有通路，以及确定通路上的各断路器 间隔。
[0052] 连通矩阵Lmatolx等于各阶连接矩阵之和。k阶连接矩阵中，各元素代表两个节点通 过k个断路器间隔的连接情况，元素数值为1代表相连，反之为0。
[0053] 同样以只有一串的双母二分之三接线为例（如图1所示），那么通过1个断路器间 隔相连的两个节点有：母I与A、A与B、B与母II ;通过2个断路器间隔相连的两个节点有： 母I与母I、A与A、B与B、母II与母II，母I与B、A与母II ;通过3个断路器间隔相连的 节点有：母I与A、A与B、B与母II、母I与母II ;通过4个断路器间隔相连的节点有：母I 与母I、A与A、B与B、母II与母II、母I与B、A与母II，因此：
[0054] 1 阶连接矩阵为[0, 1，0, 0 ; 1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1 ;0, 0, 1，0]，
[0055] 2 阶连接矩阵为[1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1 ;1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1]，
[0056] 3 阶连接矩阵为[0, 1，0, 1 ;1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1 ;1，0, 1，0]，
[0057] 4 阶连接矩阵为[1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1 ;1，0, 1，0 ;0, 1，0, 1]，
[0058] 连通矩阵 Lma&lx[l，l，l，l ;1，1，1，1 ;1，1，1，1 ;1，1，1，1，]表示节点母 I、A、B、母 II 中任何两个节点均连通。如