本發(fā)明公開了一種基于負(fù)載均衡的煤礦高壓電網(wǎng)短路電流并行計(jì)算方法，屬于煤礦高壓供電網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
35kV以上的電力網(wǎng)中存在多個(gè)電源，屬于復(fù)雜閉式電網(wǎng)，短路計(jì)算較為復(fù)雜；而礦井高壓供電系統(tǒng)為6kV或10kV等級(jí)，兩個(gè)電源應(yīng)采用分列運(yùn)行方式，或者是一路使用一路備用，屬于單電源開式電網(wǎng)，其短路計(jì)算可采用比較簡單的絕對(duì)值法或相對(duì)值法。
當(dāng)前，已有的基于關(guān)聯(lián)矩陣的礦井高壓供電系統(tǒng)自動(dòng)短路計(jì)算方法主要是基于關(guān)聯(lián)矩陣完成連通性分析，獲得礦井高壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)短路計(jì)算功能。該方法構(gòu)建的拓?fù)浞治瞿Ｐ徒Y(jié)構(gòu)清晰，擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)礦井高壓電網(wǎng)自動(dòng)短路計(jì)算功能。
但在礦井高壓供電系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，基于關(guān)聯(lián)矩陣完成礦井高壓電網(wǎng)自動(dòng)短路計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度較高，時(shí)間開銷大，為了能夠以較少的時(shí)間開銷基于關(guān)聯(lián)矩陣完成礦井高壓電網(wǎng)的自動(dòng)短路計(jì)算，在文獻(xiàn)“一種煤礦高壓電網(wǎng)短路電流并行計(jì)算方法”中基于先到先服務(wù)的調(diào)度原則實(shí)現(xiàn)了煤礦高壓短路電流的并行計(jì)算，在一定程度上降低了短路計(jì)算的時(shí)間開銷；但在該文獻(xiàn)中其以每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)短路電流計(jì)算為基本對(duì)象按照先到先服務(wù)的調(diào)度原則實(shí)現(xiàn)并行調(diào)度，而每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)短路電流計(jì)算過程所耗費(fèi)時(shí)間并不相同，有的支路節(jié)點(diǎn)短路電流計(jì)算涉及的支路節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，有的涉及的支路節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，按照先到先服務(wù)原則可能會(huì)導(dǎo)致不同線程結(jié)束時(shí)間差異較大，造成調(diào)度效率下降；為了能夠有效解決這一問題，本發(fā)明提出了一種基于負(fù)載均衡的煤礦高壓電網(wǎng)短路電流并行計(jì)算方法，該方法基于煤礦高壓供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及當(dāng)前系統(tǒng)允許建立的線程數(shù)量，充分利用負(fù)載均衡技術(shù)和并行計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦高壓電網(wǎng)的短路電流并行計(jì)算。
本發(fā)明提出的一種基于負(fù)載均衡的煤礦高壓電網(wǎng)短路電流并行計(jì)算方法基于負(fù)載均衡和并行計(jì)算技術(shù)構(gòu)造煤礦高壓電網(wǎng)的短路計(jì)算調(diào)度模型，使每個(gè)線程在短路計(jì)算過程中處理的支路節(jié)點(diǎn)數(shù)量能夠盡量相同，從而能夠使各個(gè)線程依據(jù)支路節(jié)點(diǎn)編號(hào)查詢其直接控制線路參數(shù)，以及計(jì)算對(duì)應(yīng)線路阻抗的時(shí)間能夠基本一致，使各個(gè)線程承受的負(fù)載相對(duì)均衡，有效提高并行短路計(jì)算調(diào)度效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
依據(jù)每條支路節(jié)點(diǎn)直接控制的供電線路建立支路節(jié)點(diǎn)-供電線路鄰接表T；通過該鄰接表，可以依據(jù)相應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)編號(hào)查詢到其直接控制的供電線路基本參數(shù)，包括供電線路長度、供電線路型號(hào)、單位電阻和單位電抗信息；并設(shè)置煤礦高壓供電系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗和最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗；設(shè)置煤礦高壓供電系統(tǒng)的電源支路節(jié)點(diǎn)，電源支路節(jié)點(diǎn)是指由上級(jí)供電部門直接供電的支路節(jié)點(diǎn)。
將煤礦高壓供電系統(tǒng)中開關(guān)狀態(tài)為合閘的支路節(jié)點(diǎn)加入到集合中，假定集合中包含個(gè)支路節(jié)點(diǎn)。
針對(duì)支路節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)基于關(guān)聯(lián)矩陣獲取其短路電流計(jì)算所需的支路節(jié)點(diǎn)集合，其中；具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、依據(jù)煤礦高壓供電系統(tǒng)圖支路節(jié)點(diǎn)之間的供電關(guān)系生成支路節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的最終供電關(guān)聯(lián)矩陣，關(guān)聯(lián)矩陣以支路節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為行號(hào)，以支路節(jié)點(diǎn)順序號(hào)為列號(hào)；在關(guān)聯(lián)矩陣中，如果支路節(jié)點(diǎn)由支路節(jié)點(diǎn)供電，且支路節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高壓開關(guān)均處于合閘狀態(tài)，則在關(guān)聯(lián)矩陣中的第行第列的元素對(duì)應(yīng)的值為1，否則為0；當(dāng)和相等，并且支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高壓開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，關(guān)聯(lián)矩陣中的第行第列的元素對(duì)應(yīng)的值為1，否則為0；其中，，；
步驟2）、支路節(jié)點(diǎn)直接控制的線路為線路，當(dāng)線路的線路末端發(fā)生短路時(shí)，因線路由支路節(jié)點(diǎn)直接控制，因此首先在最終供電關(guān)聯(lián)矩陣中找到支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行，然后找到該行中數(shù)值為1的所有元素對(duì)應(yīng)的列號(hào)，再依據(jù)獲得的列號(hào)找到對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)集合，是所有給線路供電的支路節(jié)點(diǎn)集合；每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合中包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)用表示；所有集合中包含的支路節(jié)點(diǎn)總數(shù)。
獲取系統(tǒng)當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)及系統(tǒng)允許建立的最大線程設(shè)置數(shù)，則允許建立線程數(shù)，基于負(fù)載均衡技術(shù)將n個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合分別加入到個(gè)隊(duì)列中，其中，；具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、獲取系統(tǒng)當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)及系統(tǒng)允許建立的最大線程設(shè)置數(shù)，則允許建立線程數(shù)；
步驟2）、平均每個(gè)線程可分?jǐn)傊饭?jié)點(diǎn)數(shù)，按照每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合所包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)（）以從大到小的順序?qū)λ兄饭?jié)點(diǎn)集合重新進(jìn)行排序，按照從大到小的順序?qū)⑴判蚝蟮闹饭?jié)點(diǎn)集合依次加入到隊(duì)列中，的初始值設(shè)置為1，從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合，將該支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中；執(zhí)行步驟3）；
步驟3）、從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合，該集合用表示，該支路節(jié)點(diǎn)集合包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)用表示，假定在隊(duì)列中保存的所有支路節(jié)點(diǎn)集合包含的支路節(jié)點(diǎn)總數(shù)用表示，如果，則將支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟4）；如果，將支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟4）；
步驟4）、如果隊(duì)列中仍然有支路節(jié)點(diǎn)集合未被取出，執(zhí)行步驟3）；如果隊(duì)列中所有支路節(jié)點(diǎn)集合都已被取出，執(zhí)行步驟5）；
步驟5）、如果隊(duì)列不為空，則將的數(shù)值加1，將隊(duì)列中的所有支路節(jié)點(diǎn)集合按照先進(jìn)先出的順序加入到隊(duì)列中，從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合，將該支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟3）；如果隊(duì)列為空，則將的值賦予，執(zhí)行步驟6）；
步驟6）、如果，將的值賦予，刪除隊(duì)列，…，中包含的所有支路節(jié)點(diǎn)集合，，執(zhí)行步驟2）；如果和相等，則n個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合被分別加入到個(gè)隊(duì)列中，。
創(chuàng)建個(gè)新的空閑線程，將個(gè)新的空閑線程加入到空閑線程隊(duì)列中，針對(duì)每個(gè)隊(duì)列中保存的支路節(jié)點(diǎn)集合，完成每個(gè)支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路電流的并行計(jì)算，具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、創(chuàng)建個(gè)新的空閑線程，將個(gè)新的空閑線程加入到空閑線程隊(duì)列中，的初始值設(shè)置為1；
步驟2）、從空閑線程隊(duì)列中取出一個(gè)空閑線程，將隊(duì)列綁定在新建的空閑線程中，將此線程設(shè)置為繁忙線程，加入到繁忙線程隊(duì)列B2中，執(zhí)行步驟3）；
步驟3）、如果，將的數(shù)值加1，執(zhí)行步驟2）；如果，執(zhí)行步驟4）；
步驟4）、針對(duì)繁忙線程隊(duì)列B2中的每一個(gè)繁忙線程，執(zhí)行步驟5）；
步驟5）、取出所述綁定隊(duì)列的繁忙線程，執(zhí)行該繁忙線程，該線程針對(duì)隊(duì)列中包含的每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合執(zhí)行步驟6）；
步驟6）、該支路節(jié)點(diǎn)集合用表示，如果在集合中不存在電源支路節(jié)點(diǎn)，則說明該支路節(jié)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的線路沒有電源供電，不進(jìn)行短路計(jì)算；如果集合中存在電源支路節(jié)點(diǎn)，則說明該支路節(jié)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的線路有電源供電，則執(zhí)行步驟7）；
步驟7）、在支路節(jié)點(diǎn)-供電線路鄰接表T中查詢集合中每個(gè)供電支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的供電線路信息；依據(jù)獲取的每條供電線路長度、單位電阻和單位電抗計(jì)算出每條線路的電阻和電抗，執(zhí)行步驟8）和9）；
步驟8）、根據(jù)每條線路的電阻，電抗和預(yù)先設(shè)置的最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗計(jì)算獲得最大運(yùn)行方式下的總電阻和總電抗，然后依據(jù)高壓供電系統(tǒng)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓和總電阻、總電抗計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流；
步驟9）、根據(jù)每條線路的電阻，電抗和預(yù)先設(shè)置的最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗計(jì)算獲得最小運(yùn)行方式下的總電阻和總電抗，然后依據(jù)高壓供電系統(tǒng)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓和總電阻、總電抗計(jì)算最小運(yùn)行方式下的二相短路電流。
附圖說明
圖1是煤礦高壓供電系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方式
在附圖1所示的煤礦高壓供電系統(tǒng)圖中，用黑色填充的支路節(jié)點(diǎn)為分閘狀態(tài)，未填充的支路節(jié)點(diǎn)為合閘狀態(tài)；電源支路節(jié)點(diǎn)為1和2；聯(lián)絡(luò)開關(guān)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)均為分閘。
在附圖1所示的煤礦高壓供電系統(tǒng)圖中，將煤礦高壓供電系統(tǒng)中開關(guān)狀態(tài)為合閘的支路節(jié)點(diǎn)加入到集合中，集合中包含個(gè)支路節(jié)點(diǎn)，，。
在附圖1所示的煤礦高壓供電系統(tǒng)圖中，針對(duì)支路節(jié)點(diǎn)集合中的每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)基于關(guān)聯(lián)矩陣獲取其短路電流計(jì)算所需的支路節(jié)點(diǎn)集合，其中；具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、依據(jù)煤礦高壓供電系統(tǒng)圖支路節(jié)點(diǎn)之間的供電關(guān)系生成支路節(jié)點(diǎn)和支路節(jié)點(diǎn)的最終供電關(guān)聯(lián)矩陣，則；
步驟2）、支路節(jié)點(diǎn)直接控制的線路為線路，當(dāng)線路的線路末端發(fā)生短路時(shí)，因線路由支路節(jié)點(diǎn)直接控制，因此首先在最終供電關(guān)聯(lián)矩陣中找到支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行，然后找到該行中數(shù)值為1的所有元素對(duì)應(yīng)的列號(hào)，再依據(jù)獲得的列號(hào)找到對(duì)應(yīng)的支路節(jié)點(diǎn)集合，是所有給線路供電的支路節(jié)點(diǎn)集合；每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合中包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)用表示；所有集合中包含的支路節(jié)點(diǎn)總數(shù)；則，，，，，，，，，，，，，，，，。
獲取系統(tǒng)當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)及系統(tǒng)允許建立的最大線程設(shè)置數(shù)，則允許建立線程數(shù)，在附圖1所示的煤礦高壓供電系統(tǒng)圖中，基于負(fù)載均衡技術(shù)將n個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合分別加入到個(gè)隊(duì)列中，其中，；具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、獲取系統(tǒng)當(dāng)前活動(dòng)線程數(shù)及系統(tǒng)允許建立的最大線程設(shè)置數(shù)，則允許建立線程數(shù)；假定計(jì)算得到的的數(shù)值為3；
步驟2）、平均每個(gè)線程可分?jǐn)傊饭?jié)點(diǎn)數(shù)，，按照每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合所包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)（）以從大到小的順序?qū)λ兄饭?jié)點(diǎn)集合重新進(jìn)行排序，按照從大到小的順序?qū)⑴判蚝蟮闹饭?jié)點(diǎn)集合依次加入到隊(duì)列中，，位于隊(duì)列的首部，位于隊(duì)列的尾部，的初始值設(shè)置為1，從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出支路節(jié)點(diǎn)集合，將該支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中；執(zhí)行步驟3）；
步驟3）、從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合，該集合用表示，該支路節(jié)點(diǎn)集合包含的支路節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)用表示，假定在隊(duì)列中保存的所有支路節(jié)點(diǎn)集合包含的支路節(jié)點(diǎn)總數(shù)用表示，如果，則將支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟4）；如果，將支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟4）；
步驟4）、如果隊(duì)列中仍然有支路節(jié)點(diǎn)集合未被取出，執(zhí)行步驟3）；如果隊(duì)列中所有支路節(jié)點(diǎn)集合都已被取出，執(zhí)行步驟5）；
步驟5）、如果隊(duì)列不為空，則將的數(shù)值加1，將隊(duì)列中的所有支路節(jié)點(diǎn)集合按照先進(jìn)先出的順序加入到隊(duì)列中，從隊(duì)列中按照先進(jìn)先出的原則取出一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合，將該支路節(jié)點(diǎn)集合加入到隊(duì)列中，執(zhí)行步驟3）；如果隊(duì)列為空，則將的值賦予，執(zhí)行步驟6）；
步驟6）、如果，將的值賦予，刪除隊(duì)列，…，中包含的所有支路節(jié)點(diǎn)集合，，執(zhí)行步驟2）；如果和相等，則n個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合被分別加入到個(gè)隊(duì)列中，，則，，，。
創(chuàng)建個(gè)新的空閑線程，其中，將個(gè)新的空閑線程加入到空閑線程隊(duì)列中，針對(duì)每個(gè)隊(duì)列中保存的支路節(jié)點(diǎn)集合，完成每個(gè)支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)短路電流的并行計(jì)算，具體執(zhí)行步驟如下：
步驟1）、創(chuàng)建個(gè)新的空閑線程，將個(gè)新的空閑線程加入到空閑線程隊(duì)列中，的初始值設(shè)置為1；
步驟2）、從空閑線程隊(duì)列中取出一個(gè)空閑線程，將隊(duì)列綁定在新建的空閑線程中，將此線程設(shè)置為繁忙線程，加入到繁忙線程隊(duì)列B2中，執(zhí)行步驟3）；
步驟3）、如果，將的數(shù)值加1，執(zhí)行步驟2）；如果，執(zhí)行步驟4）；
步驟4）、針對(duì)繁忙線程隊(duì)列B2中的每一個(gè)繁忙線程，執(zhí)行步驟5）；
步驟5）、取出所述綁定隊(duì)列的繁忙線程，執(zhí)行該繁忙線程，該線程針對(duì)隊(duì)列中包含的每一個(gè)支路節(jié)點(diǎn)集合執(zhí)行步驟6）；
步驟6）、該支路節(jié)點(diǎn)集合用表示，如果在集合中不存在電源支路節(jié)點(diǎn)，則說明該支路節(jié)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的線路沒有電源供電，不進(jìn)行短路計(jì)算；如果集合中存在電源支路節(jié)點(diǎn)，則說明該支路節(jié)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的線路有電源供電，則執(zhí)行步驟7）；
步驟7）、在支路節(jié)點(diǎn)-供電線路鄰接表T中查詢集合中每個(gè)供電支路節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的供電線路信息；依據(jù)獲取的每條供電線路長度、單位電阻和單位電抗計(jì)算出每條線路的電阻和電抗，執(zhí)行步驟8）和9）；
步驟8）、根據(jù)每條線路的電阻，電抗和預(yù)先設(shè)置的最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗計(jì)算獲得最大運(yùn)行方式下的總電阻和總電抗，然后依據(jù)高壓供電系統(tǒng)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓和總電阻、總電抗計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流；
步驟9）、根據(jù)每條線路的電阻，電抗和預(yù)先設(shè)置的最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗計(jì)算獲得最小運(yùn)行方式下的總電阻和總電抗，然后依據(jù)高壓供電系統(tǒng)短路點(diǎn)所在線路的平均電壓和總電阻、總電抗計(jì)算最小運(yùn)行方式下的二相短路電流。