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。　　（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原因提供了有力的分析和决策依据。