一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法，包括如下步骤：按照供电结构的串联关系将地铁牵引供电系统分为中压母线区、降压整流区、直流母线区、左线馈出线区、右线馈出线区和钢轨回流区；设定地铁牵引供电系统无法向所述左线接触网和所述右线接触网供电为顶事件、各个区中关键设备发生故障为底事件；根据各个区中关键设备的串联关系和并联关系，将各个中间事件与直接导致对应中间事件发生的底事件连接起来，建立地铁牵引供电系统的故障树模型；采用蒙特卡洛法求解故障树模型的可靠性指标，以评估地铁牵引供电系统的可靠性。该方法可对地铁牵引供电系统进行区块化划分，量化地铁牵引供电系统的可靠性评估指标，提高可靠性评估的准确性。

A Reliability Assessment Method for Metro Traction Power Supply System

The present invention discloses a reliability evaluation method for metro traction power supply system, which includes the following steps: according to the series relationship of power supply structure, the metro traction power supply system is divided into medium voltage bus area, step-down rectifier area, DC bus area, left feeder area, right feeder area and rail reflux area; setting up the metro traction power supply system can not go to the left line catenary and the right line. According to the series and parallel relations of the key equipments in each area, each intermediate event is connected with the bottom event which directly leads to the corresponding intermediate event, and the fault tree model of the metro traction power supply system is established. The reliability index of the fault tree model is solved by Monte Carlo method. To evaluate the reliability of metro traction power supply system. This method can divide the traction power supply system into blocks, quantify the reliability evaluation index of the traction power supply system, and improve the accuracy of the reliability evaluation.

【技术实现步骤摘要】
一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法
本专利技术涉及城市轨道交通
，尤其涉及一种地铁牵引供电系统可靠性评估方法。
技术介绍
地铁牵引供电系统是把区域电力系统送来的电能，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电，或送到地下铁等城市轨道交通所需的供电系统，为地铁列车或电车供电。但是，由于地铁牵引供电系统内部的电气设备繁多且结构复杂，因而采用常规的解析法难以准确的评估其可靠性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法能有效对地铁牵引供电系统进行区块化划分，量化地铁牵引供电系统的可靠性评估指标，提高地铁牵引供电系统的可靠性评估的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术的一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法，包括如下步骤：按照供电结构的串联关系将地铁牵引供电系统分为中压母线区、降压整流区、直流母线区、左线馈出线区、右线馈出线区和钢轨回流区；其中，所述左线馈出线区与左线接触网相连，所述右线馈出线区与右线接触网相连；设定地铁牵引供电系统无法向所述左线接触网和所述右线接触网供电为顶事件、各个区中关键设备发生故障为底事件；根据各个区中关键设备的串联关系和并联关系，将各个中间事件与直接导致对应中间事件发生的底事件连接起来，分别建立中压母线区故障树模型、降压整流区故障树模型、直流母线区故障树模型、左线馈出线区故障树模型、右线馈出线区故障树模型和钢轨回流区故障树模型；其中，所述底事件之间的串联关系用逻辑或门连接，所述底事件之间的并联关系用逻辑与门连接，所述底事件对应的关键设备预设有故障率和修复率；根据所述地铁牵引供电系统中各个区的顺次串联关系用逻辑与门将所述顶事件与所述各个中间事件连接起来，建立所述地铁牵引供电系统的故障树模型；采用蒙特卡洛法求解所述故障树模型的可靠性指标，以评估所述地铁牵引供电系统的可靠性；所述可靠性指标包括所述地铁牵引供电系统的平均故障时间、平均无故障时间、稳态可靠度以及稳态不可靠度。与现有技术相比，本专利技术的地铁牵引供电系统的可靠性评估方法，通过按照供电结构串联关系将地铁牵引供电系统进行区块化划分，并根据各个区中关键设备的串联关系和并联关系构建各区的故障树模型，可量化各个区中地铁牵引供电系统的可靠性底事件，增加可靠性评估的准确性和有效性；从而当利用各区故障树模型形成该地铁牵引供电系统的故障树模型时，可有效提高地铁牵引供电系统的可靠性评估的准确度；该方法通过系统关键设备的故障率和修复率即可求取地铁牵引供电系统的可靠性指标，能够克服大系统供电结构繁琐情况下其可靠性评估不好开展的问题，减少数据统计工作量。作为上述技术方案的改进，所述中压母线区包括并联互补的第I段母线和第II段母线、所述第I段母线和所述第II段母线通过串联的第一隔离开关和第一断路器连接；当所述第I段母线故障时，所述第一隔离开关和所述第一断路器闭合，以使所述第II段母线向所述第I段母线供电；当所述第II段母线故障时，所述第一隔离开关和所述第一断路器闭合，以使所述第I段母线向所述第II段母线供电；所述中压母线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第I段母线故障为底事件x1,、所述第II段母线故障为底事件x2、所述第一隔离开关故障为底事件x3、所述第一断路器故障为底事件x4；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述中压母线区的各底事件进行连接，得到所述中压母线区故障树模型x1x2+x1x3x4+x2x3x4。作为上述技术方案的改进，所述降压整流区包括并联互补的第一降压整流区和第二降压整流区；其中，所述第一降压整流区包括顺次串联的第二隔离开关、第二断路器、第一牵引变压器和第一整流器；所述第二降压整流区包括顺次串联的第三隔离开关、第三断路器、第二牵引变压器和第二整流器；分别在所述第一整流器的两个输出端串联有第四隔离开关、第四断路器；分别在所述第二整流器的两个输出端串联有第五隔离开关、第五断路器；所述降压整流区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第二隔离开关故障为底事件x5、所述第二断路器故障为底事件x6、所述第一牵引变压器故障为底事件x7、所述第一整流器故障为底事件x8、所述第三隔离开关故障为底事件x9、所述第三断路器故障为底事件x10、所述第四隔离开关故障为x11、所述第四断路器故障为底事件x12、所述第二牵引变压器故障为底事件x13、所述第二整流器故障为底事件x14、所述第五隔离开关故障为底事件x15、所述第五断路器故障为底事件x16；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述降压整流区的底事件进行连接，得到所述降压整流区故障树模型x5x6x7x8(x11+x12)+x9x10x13(x14+x15)。作为上述技术方案的改进，所述直流母线区包括相互串联的正极母线和负极母线；所述直流母线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述正极母线故障为底事件x17、所述负极母线故障为底事件x18；采用与门连接所述底事件x17和所述底事件x18，得到所述直流母线区故障树模型x17x18。作为上述技术方案的改进，所述左线馈出线区包括并联互补的第一左线馈出线区和第二左线馈出线区；其中，所述第一左线馈出线区包括顺次串联的第六断路器和第六隔离开关；所述第二左线馈出线区包括顺次串联的第七断路器和第七隔离开关；在所述第一左线馈出线区和所述第二左线馈出线区之间连接有第八隔离开关，使得当所述第一左线馈出线区故障时，由所述第二左线馈出线区向所述左线接触网供电；当所述第二左线馈出线区故障时，由所述第一左线馈出线区向所述左线接触网供电；所述左线馈出线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第六断路器故障为底事件x19、第七断路器故障为底事件x20、第六隔开开关故障为底事件x21、第七隔离开关故障为底事件x22、第八隔离开关故障为底事件x23；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述左线馈出线区的底事件进行连接，得到所述左线馈出线区故障树模型：x19x20x21x22+x19x21x23+x20x22x23。作为上述技术方案的改进，所述右线馈出线区包括并联互补的第一右线馈出线区和第二右线馈出线区；其中，所述第一右线馈出线区包括顺次串联的第第八断路器和第第九隔离开关；所述第二右线馈出线区包括顺次串联的第九断路器和第十隔离开关；在所述第一右线馈出线区和所述第二右线馈出线区之间连接有第十一隔离开关，使得当所述第一右线馈出线区故障时，由所述第二右线馈出线区向所述右线接触网供电；当所述第二右线馈出线区故障时，由所述第一右线馈出线区向所述右线接触网供电；所述右线馈出线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第八断路器故障为底事件x24、第九断路器故障为底事件x25、第九隔开开关故障为底事件x26、第十隔离开关故障为底事件x27、第十一隔离开关故障为底事件x28；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述右线馈出线区的底事件进行连接，得到所述右线馈出线区故障树模型：x24x25x26x27+x24x26x28+x25x27x28。作为上述技术方案的改进，所述钢轨回流区包括并联的第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：按照供电结构的串联关系将地铁牵引供电系统分为中压母线区、降压整流区、直流母线区、左线馈出线区、右线馈出线区和钢轨回流区；其中，所述左线馈出线区与左线接触网相连，所述右线馈出线区与右线接触网相连；设定地铁牵引供电系统无法向所述左线接触网和所述右线接触网供电为顶事件、各个区中关键设备发生故障为底事件；根据各个区中关键设备的串联关系和并联关系，将各个中间事件与直接导致对应中间事件发生的底事件连接起来，分别建立中压母线区故障树模型、降压整流区故障树模型、直流母线区故障树模型、左线馈出线区故障树模型、右线馈出线区故障树模型和钢轨回流区故障树模型；其中，所述底事件之间的串联关系用逻辑或门连接，所述底事件之间的并联关系用逻辑与门连接，所述底事件对应的关键设备预设有故障率和修复率；根据所述地铁牵引供电系统中各个区的顺次串联关系用逻辑与门将所述顶事件与所述各个中间事件连接起来，建立所述地铁牵引供电系统的故障树模型；采用蒙特卡洛法求解所述故障树模型的可靠性指标，以评估所述地铁牵引供电系统的可靠性；所述可靠性指标包括所述地铁牵引供电系统的平均故障时间、平均无故障时间、稳态可靠度以及稳态不可靠度。...

【技术特征摘要】
1.一种地铁牵引供电系统的可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：按照供电结构的串联关系将地铁牵引供电系统分为中压母线区、降压整流区、直流母线区、左线馈出线区、右线馈出线区和钢轨回流区；其中，所述左线馈出线区与左线接触网相连，所述右线馈出线区与右线接触网相连；设定地铁牵引供电系统无法向所述左线接触网和所述右线接触网供电为顶事件、各个区中关键设备发生故障为底事件；根据各个区中关键设备的串联关系和并联关系，将各个中间事件与直接导致对应中间事件发生的底事件连接起来，分别建立中压母线区故障树模型、降压整流区故障树模型、直流母线区故障树模型、左线馈出线区故障树模型、右线馈出线区故障树模型和钢轨回流区故障树模型；其中，所述底事件之间的串联关系用逻辑或门连接，所述底事件之间的并联关系用逻辑与门连接，所述底事件对应的关键设备预设有故障率和修复率；根据所述地铁牵引供电系统中各个区的顺次串联关系用逻辑与门将所述顶事件与所述各个中间事件连接起来，建立所述地铁牵引供电系统的故障树模型；采用蒙特卡洛法求解所述故障树模型的可靠性指标，以评估所述地铁牵引供电系统的可靠性；所述可靠性指标包括所述地铁牵引供电系统的平均故障时间、平均无故障时间、稳态可靠度以及稳态不可靠度。2.如权利要求1所述的可靠性评估方法，其特征在于，所述中压母线区包括并联互补的第I段母线和第II段母线、所述第I段母线和所述第II段母线通过串联的第一隔离开关和第一断路器连接；当所述第I段母线故障时，所述第一隔离开关和所述第一断路器闭合，以使所述第II段母线向所述第I段母线供电；当所述第II段母线故障时，所述第一隔离开关和所述第一断路器闭合，以使所述第I段母线向所述第II段母线供电；所述中压母线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第I段母线故障为底事件x1,、所述第II段母线故障为底事件x2、所述第一隔离开关故障为底事件x3、所述第一断路器故障为底事件x4；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述中压母线区的各底事件进行连接，得到所述中压母线区故障树模型x1x2+x1x3x4+x2x3x4。3.如权利要求2所述的可靠性评估方法，其特征在于，所述降压整流区包括并联互补的第一降压整流区和第二降压整流区；其中，所述第一降压整流区包括顺次串联的第二隔离开关、第二断路器、第一牵引变压器和第一整流器；所述第二降压整流区包括顺次串联的第三隔离开关、第三断路器、第二牵引变压器和第二整流器；分别在所述第一整流器的两个输出端串联有第四隔离开关、第四断路器；分别在所述第二整流器的两个输出端串联有第五隔离开关、第五断路器；所述降压整流区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述第二隔离开关故障为底事件x5、所述第二断路器故障为底事件x6、所述第一牵引变压器故障为底事件x7、所述第一整流器故障为底事件x8、所述第三隔离开关故障为底事件x9、所述第三断路器故障为底事件x10、所述第四隔离开关故障为x11、所述第四断路器故障为底事件x12、所述第二牵引变压器故障为底事件x13、所述第二整流器故障为底事件x14、所述第五隔离开关故障为底事件x15、所述第五断路器故障为底事件x16；按照底事件的串联关系用或门连接、底事件的并联关系用与门连接的规则将所述降压整流区的底事件进行连接，得到所述降压整流区故障树模型x5x6x7x8(x11+x12)+x9x10x13(x14+x15)。4.如权利要求3所述的可靠性评估方法，其特征在于，所述直流母线区包括相互串联的正极母线和负极母线；所述直流母线区故障树模型通过如下步骤建立：设定所述正极母线故障为底事件x17、所述负极母线故障为底事件x18；采用与门连接所述底事件x17和所述底事件x18，得到所述直流母线区故障树模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鲲鹏，赵云云，史海欧，何治新，林圣，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44