一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术提供一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，包括如下步骤：S1，建立轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率概率模型；S2，建立轨道交通牵引供电系统可靠性评估模型，其计算收敛判定条件为：

A reliability evaluation method for traction power supply system of rail transit

The invention provides a reliability evaluation method for rail transit traction power supply system, which comprises the following steps: S1, establishing a probability model of forced outage rate of repairable elements in rail transit traction power supply system; S2, establishing a reliability evaluation model for rail transit traction power supply system, and determining the convergence condition of calculation.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法
本专利技术涉及轨道交通牵引供电系统可靠性分析
，尤其是涉及一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法。
技术介绍
轨道交通牵引供电系统能否安全、可靠地运行，将直接关系到地铁等轨道车辆的安全、稳定运营，即，轨道交通牵引供电系统的可靠性将直接影响到地铁等轨道车辆的供电连续性。而地铁等轨道车辆的运行可靠性和安全性是其长期工作的特性，伴随其全生命周期。因此，对于轨道交通牵引供电系统进行可靠性评估与分析，就显得尤为必要和迫切。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，提高地铁车辆运行过程中的可靠性和安全性。本专利技术要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，包括如下步骤：S1，建立轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率概率模型；S2，建立轨道交通牵引供电系统可靠性评估模型，其计算收敛判定条件为：其中，N为抽样次数，βin为根据轨道交通牵引供电系统可靠性统计数据预先设定的常数，h为子区间个数，为系统状态向量的第i个样本值，各个子区间上的试验函数值为S3，轨道交通牵引供电系统可靠性评估指标建立，其中的牵引供电不足概率的表达式为：其中，N为牵引供电系统随机状态数量；函数FLOLP为与LOLP概率对应的试验函数，由随机状态向量X按下式决定：优选地，所述的S3中，牵引供电不足频率的表达式为：其中，Nf为单位时间T内，轨道交通牵引供电系统出现断电故障次数。优选地，如果所述轨道交通牵引供电系统状态序列中连续几个状态均为断电状态，应对其进行合并。优选地，所述的S1中，可修复元件的故障率和修复率分别为λ、μ，平均无故障运行时间和平均维修时间分别为MGZ、MWX，计算表达式如下：可修复元件的强迫停运率for按下式确定：优选地，所述的λ、μ是通过对元件的运行寿命过程和随机状态信息统计得到。优选地，所述的轨道交通牵引供电系统中的可修复元件是受电弓、高速断路器、输电线路、隔离变压器、继电保护元件或直流母线。优选地，所述的S2中，使用等分散抽样算法对轨道交通牵引供电系统进行随机状态抽样，将区间[0，1]等分成h个子区间，且子区间的长度满足下列表达式：其中，for1、for2、…，forn分别对应着轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过基于蒙特卡罗算法，并建立相应的数学计算模型来对轨道交通牵引供电系统进行可靠性评估与分析，从而提高了地铁车辆运行过程中的可靠性和安全性，同时也为避免发生轨道交通牵引供电系统故障提供了相应的理论参考。附图说明图1为轨道交通牵引供电系统元件状态转移图。图2为轨道交通牵引供电系统序贯概率仿真示意图。图3为本专利技术一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法的流程图。图4为不同随机状态抽样次数下的可靠性评估误差的曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，具体包括如下步骤：第1步，建立轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率概率模型。在轨道交通牵引供电系统中，尽管所涉及的元件众多，但在供电系统可靠性评估中，根据计算需要，可以对受电弓、高速断路器、输电线路、隔离变压器、继电保护元件、直流母线等可修复元件进行状态模拟。在轨道交通牵引供电系统中，可修复元件的故障率和修复率分别为λ、μ，平均无故障运行时间和平均维修时间分别为MGZ、MWX，计算表达式如下：可修复元件的强迫停运率for按下式确定：上述的(1)、(2)式中，λ、μ是蒙特卡罗算法中模拟系统元件持续时间与状态转移特性的基本参数，其反映的元件状态转移特性如图1所示，其数值可通过对元件长期运行的寿命过程和随机状态信息统计得到。轨道交通牵引供电系统内，元件的无故障工作时间和维修时间分别为m、r，均为服从指数分布的随机变量，m、r的值按下式抽样获得：上述的(3)式中，ξ1、ξ2为[0，1]上均匀分布的随机数。如果轨道交通牵引供电系统内只有两个元件A、B，通过对A、B这两个元件的状态序列模拟可确定整个系统的状态转移过程，如图2所示。在图2中，“1”状态表示元件的运行状态，“0”表示元件的停运状态，“00”、“01”、“10”、“11”表示由A、B这两个元件所构成的系统组合状态。第2步，建立轨道交通牵引供电系统可靠性评估模型。评估轨道交通牵引供电系统的可靠性指标，其建模过程一般为随机状态抽样、误差与收敛判定，其具体流程如图3所示。具体地，(1)、随机状态抽样使用等分散抽样算法对轨道交通牵引供电系统进行随机状态抽样，该方法简单、计算量少，可以高效消除计算中的误差现象，提高抽样精度和效率。通过等分散随机状态抽样，将区间[0，1]等分成h个子区间，且子区间的长度满足下列表达式：上述(4)式中的for1、for2、…，forn分别对应着轨道交通牵引供电系统中的受电弓、高速断路器、输电线路、隔离变压器、继电保护元件、直流母线等可修复元件的强迫停运率。其中的h可以预先设定。对于轨道交通牵引供电系统的随机状态变量xi，可在其区间内产生Xi1,Xi2,…,Xik,…,Xih个变量，变量Xik的确定表达式如下：由上式(5)可知，每产生一个随机状态向量x，即可采用等分散抽样得到h个状态变量Xi1,Xi2,…,Xik,…,Xih，明显地提高了随机状态变量的使用效率。此外，将各个子区间上的试验函数值的算术平均值作为随机数向量对应的试验函数值，表达式如下：(2)、误差与收敛判定假设轨道交通牵引供电系统的某可靠性指标R的试验函数为则R的估计值为：在上式(7)中，是系统状态向量的第i个样本值。所述估计值的误差，由其方差决定，表达式为：在轨道交通牵引供电系统的可靠性评估中，以系数β作为可靠性评估计算收敛的判定条件：上述的式(9)中，βin数值可以根据轨道交通牵引供电系统可靠性统计数据预先设定为某一常数来作为初始评估计算精度。显然，在抽样次数N大于一定数值之后，可近似视为常数。由上述式(9)可知，计算精度最终取决于随机状态变量抽样次数N和试验函数的方差因此，随着抽样次数N的增加，可靠性指标的估计值趋于稳定，方差系数β逐渐减小，计算精度也相应地提高。其中，β随抽样次数N的变化规律如图4所示。第3步，轨道交通牵引供电系统可靠性评估指标建立。可靠性评估的最终目的是获得轨道交通牵引供电系统的可靠性指标，进而为轨道交通牵引供电系统的规划、运行提供数据支持。(1)、牵引供电不足概率轨道交通牵引供电系统出现断电时间的概率，其表达式如下：上述的式(10)中，N为牵引供电系统随机状态数量；函数FLOLP为与LOLP概率对应的试验函数，由随机状态向量X按下式决定，即：(2)、牵引供电不足频率在单位时间T内，通常T为一年，轨道交通牵引供电系统出现断电故障事件的次数，其表达式如下：上述的式(12)中，Nf为单位时间T内，轨道交通牵引供电系统出现断电故障次数。如果牵引供电系统状态序列中连续几个状态均为断电状态，应对其进行合并。本专利技术基于蒙特卡罗算法，通过建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，建立轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率概率模型；S2，建立轨道交通牵引供电系统可靠性评估模型，其计算收敛判定条件为：

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，建立轨道交通牵引供电系统中的可修复元件的强迫停运率概率模型；S2，建立轨道交通牵引供电系统可靠性评估模型，其计算收敛判定条件为：其中，N为抽样次数，βin为根据轨道交通牵引供电系统可靠性统计数据预先设定的常数，h为子区间个数，为系统状态向量的第i个样本值，各个子区间上的试验函数值为S3，轨道交通牵引供电系统可靠性评估指标建立，其中的牵引供电不足概率的表达式为：其中，N为牵引供电系统随机状态数量；函数FLOLP为与LOLP概率对应的试验函数，由随机状态向量X按下式决定：2.根据权利要求1所述的轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，其特征在于：所述的S3中，牵引供电不足频率的表达式为：其中，Nf为单位时间T内，轨道交通牵引供电系统出现断电故障次数。3.根据权利要求1所述的轨道交通牵引供电系统可靠性评估方法，其特征在于：如果所述轨道交通牵引供电系统状态序列中连续几个状态均为断电状态，应对其进...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊超，陈鹏宇，胡彬，朱顺华，罗维权，王玉玺，
申请(专利权)人：中车成都机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51