90年代以来，关于混杂控制系统分析、综合与优化设计的理论方法的研究 已成为控制科学界的一个具有挑战性课题。矿区电力系统是一种典型的混杂系 统。随着煤炭工业的迅速发展，矿区电力系统的规模不断扩大，电力系统的自 动电压控制和继电保护与安全自动控制系统均表现出混杂特性，控制系统的结 构和组成越来越复杂，传统的系统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、优化和控制系统。目前，国内外利用混杂系统理论来 研究电力系统动态特性还处于起始阶段。因此，本文应用混杂Petri网的行为理 论，分别对矿区电力系统关键元件及其控制系统进行了建模与行为分析研究， 同时扩展了混杂Petri网在煤矿井下采区变电所微机综合保护系统设计中的应 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，研究了Petri 网模型，扩展了Petri网应用领域。把Petri网的研究范围从离散事件动态系统 (DEDS)拓展到连续混合动态系统(CHDS)，讨论了混杂Petri网的定义、性 质、演化规律、语言及运算。为矿区电力系统设计与分析提供了一条新途径。 (2)研究了矿区电力系统自动电压控制与微机保护中的混杂模型结构框 架、控制目标及其控制器的设计方法，并给出了矿区电力系统混杂Petri网建 模方法。 (3)应用混杂Petri网系统地构造了自动电压控制HPN模型，并引入了层 次协调控制PN的概念。 (4)针对煤矿井下采区变电所实现无人职守功能，本文结合应用课题研制 了一套井下高、低压防爆开关微机综合保护系统，并引入混杂Petri网模型与软 件设计交互思维方式编制微机保护程序。 (5)基于可达图和网语言，刻画了系统的行为动作，更有利于描述系统的 运行轨迹。 关键词：混杂系统，混杂Petri网，行为理论，自动电压控制混杂Petri网，微机保护，采区变电所