地铁牵引供电系统可靠性综合评估方法研究

摘要

随着城市化进程以及社会整体经济的不断发展，人们对于改善居住环境和出行条件的要求越来越高，其中城市轨道交通作为保障人们出行的交通工具在城市化的进程中占据着重要的地位。地铁作为运量大、可靠性高、绿色环保的交通工具为城市中人们的出行提供着巨大的便利，其牵引供电系统作为整个地铁供电系统中最重要的部分，具有为地铁正常运行提供所需的电能的功能。地铁在线路中运行会遇到一些突发情况导致系统供电故障，而一旦牵引供电系统产生供电中断等一系列供电问题，将会对整个地铁线路运行产生严重的后果，轻则产生一定的经济损失，重则危及乘客以及周边群众的生命安全。因此针对整个地铁牵引供电系统进行可靠性综合评估是维持社会稳定以及群众安全的重要课题之一。　　首先，本文主要针对地铁牵引供电系统的可靠性进行了详细的介绍，针对可靠性研究背景、基本概念以及研究现状，给出了在牵引供电系统中评价系统整体可靠性的可靠性指标体系，并且结合供电系统的结构特性以及其运行方式，建立起牵引供电系统可靠性模型并针对其实际运行过程中出现的设备故障情况进行故障模型搭建。根据其模型可靠性特性以及可靠性指标的定义得出相应的系统可靠性指标。本文基于PowerFactory仿真软件对牵引供电系统进行可靠性模型建立并且根据其系统元件故障模型分析其系统整体的可靠性指标，从而得出系统的整体可靠性参数。此外，以某城市地铁线路的站点为例，计算了此线路模型相应的系统可靠性指标参数，并对其进行可靠性分析，对其年内的系统故障情况进行综合的计算评估。　　其次，本文针对实际工程中系统在不同故障条件下的场景进行设计，并研究了一种基于地铁牵引供电系统的可靠性综合评估方法，该方法针对系统不同的故障场景对其可靠性指标进行分析，将基于单个指标的系统可靠性评估转换成多指标综合评估的方式，在得出其多个可靠性指标结果后，通过该方法将不同故障场景下的可靠性指标进行综合可靠性排序，通过其可靠性大小顺序分析不同的系统元件故障对整体系统可靠性的影响程度，并结合实例验证其方法的可靠性以及有效性。　　最后，本文针对供电系统方面的可靠性分配原理以及分配方法进行研究，综合考虑多种可靠性分配方法，并提出相应的系统可靠性分配方法的分析流程以及方法应用。此外，针对本文中搭建的某城市地铁牵引供电系统简化模型为例，选取并验证基于系统预计值的分配法的可行性，并且验证其能够根据实际需要对牵引供电系统可靠性进行合理的分配以此达到对系统整体可靠性在设计规划中提升可靠性的目的。该算例说明了在系统设计初期对其进行合理的可靠性分配是十分有必要的，并且该算例也为将来地铁牵引供电系统的可靠性设计方面提供了相应的理论依据参考。

目录

声明

第 1 章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.2.1 可靠性研究现状

1.2.2 可靠性评估在供电系统中的发展现状

1.2.3 可靠性评估软件的发展现状

1.3 本文所做的研究工作

第 2 章可靠性基本理论

2.1 可靠性理论的基本概念

2.1.1 可靠性参数

2.1.2 可靠性模型的故障分布

2.2 可靠性评估方法

2.2.1 故障模式影响和危害性分析法

2.2.2 故障树分析法

2.2.3 事件树分析法

2.3 可靠性分配理论

2.4 本章小结

第 3 章地铁牵引供电系统可靠性指标分析

3.1 地铁供电系统

3.1.1 地铁牵引供电系统组成

3.1.2 地铁牵引供电系统运行方式

3.2 牵引供电系统可靠性指标

3.2.1 PowerFactory 软件介绍

3.2.2 牵引供电系统可靠性模型

3.2.3 牵引供电系统可靠性指标的构造

3.3 牵引供电系统可靠性分析

3.3.1 牵引供电系统的特点

3.3.2 牵引供电系统可靠性分析流程

3.3.3 算例分析

3.4 本章小结

第 4 章基于 TOPSIS 法的地铁牵引供电系统可靠性评估

4.1 引言

4.2 牵引供电系统可靠性综合评估方法

4.2.1 逼近最优解排序法（TOPSIS）

4.2.2 基于均方差法的权重系数

4.2.3 基于均方差的 TOPSIS 多指标分析方法

4.3 牵引供电系统元件故障可靠性评估

4.3.1 牵引供电系统元件可靠性随机模型

4.3.2 可靠性随机模型分析

4.4 牵引供电系统整体可靠性评估

4.4.1 基于多指标的牵引供电系统可靠性评估

4.4.2 算例分析

4.5 本章小结

第 5 章地铁牵引供电系统可靠性分配

5.1 引言

5.2 可靠性分配原理及方法

5.2.1 可靠性分配原理

5.2.2 可靠性分配方法

5.3 采用基于预计值分配法对牵引供电系统的可靠性分配

5.4 本章小结

总结和展望

参考文献

致 谢

附录 A 攻读硕士学位期间主要学术成果