考虑行车运行图的高速铁路牵引供电系统风险评估

摘要

牵引供电系统作为高速铁路电力机车能量的来源，其安全可靠对整个高速铁路的可靠运行具有非常重要的意义。一旦牵引供电系统发生故障，高速列车将失去动力而无法运行，扰乱铁路运输秩序和计划，给安全生产带来严重损失。因此分析牵引供电系统运行中可能遭受的风险因素并对其进行定量评估有重要意义。在此背景下，本文从列车行车运行图出发，研究考虑行车运行图的牵引供电系统风险评估。
　　本文首先从牵引供电系统关键设备风险出发评估牵引供电系统的运行风险。对于牵引变压器，基于行车运行图以及列车牵引负荷模型，通过潮流计算求得牵引变压器各个时刻的负荷数据并分析牵引供电系统负荷特性，采用热路模型计算得到变压器绕组热点温度。从其寿命损失风险和绝缘故障风险出发，提出了一种基于负荷特性的牵引变压器短期风险评估方法，并以经济成本损失的方式给出了量化的风险评估结果。
　　对于电能质量风险，分析了可能造成牵引供电系统非正常运行的电能质量指标，定义了谐波风险、负序风险、电压偏差风险三个风险指标。基于行车运行图通过潮流计算得到系统各个时刻的电能质量指标值，通过对各个时间段的电能质量数据进行拟合，得出在各个时间段每个风险指标的概率分布。结合电力系统以及铁路牵引供电系统的电能质量要求，对各个风险指标定义严重度函数来评估风险严重度，结合电能质量风险指标的概率分布和严重度函数，从而求得在各个时间段各个电能质量指标的风险值。
　　在得到牵引供电关键设备风险和电能质量风险的基础上，本文结合层次分析法和熵权法，建立了牵引供电系统综合风险评估体系，计算出不同风险指标所占的权重，从而实现了考虑行车运行图的牵引供电系统综合风险评估。
　　论文提出的风险评估方法从行车运行图出发，综合考虑了牵引供电系统关键设备以及电能质量问题，最终实现了牵引供电系统综合风险评估。通过该方法现场人员能及时掌握牵引供电系统风险状态，该方法能为铁路运营、维修维护决策提供坚实的理论基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力系统风险评估研究现状

1．2．2 牵引供电系统风险评估研究现状

1．3 本文主要完成的工作

第2章 基于负荷特性的牵引变压器风险评估

2．1 考虑行车运行图的牵引供电系统动态潮流计算

2．2 基于负荷特性的牵引变压器风险评估

2．2．1 基于牵引负荷特性的绕组温升计算

2．2．2 基于牵引变压器负荷的风险评估

2．3 算例分析

2．3．1 仿真条件

2．3．2 牵引变压器风险评估算例分析

2．3．3 不同谐波条件对牵引变压器风险的影响

2．3．4 不同等效运行时间对牵引变压器风险的影响

2．4 本章小结

第3章 考虑电能质量的牵引供电系统风险评估

3．1 考虑电能质量的牵引供电系统风险指标定义

3．1．1 谐波风险

3．1．2 负序风险

3．1．3 电压偏差风险

3．2 考虑电能质量的牵引供电系统风险评估方法

3．2．1 概率评估

3．2．2 严重度评估

3．2．3 风险值计算

3．3 算例分析

3．3．1 区间通行100辆列车

3．3．2 区间通行150辆列车

3．3．3 不同行车运行图对牵引供电系统电能质量风险的影响

3．4 本章小节

第4章 考虑行车运行图的牵引供电系统综合风险评估

4．1 评价指标的权重计算

4．1．1 基于层次分析法的权重计算

4．1．2 基于熵权法的权重计算

4．1．3 综合权重的确定

4．2 牵引供电系统综合风险评估方法

4．3 算例分析

4．3．1 电能质量综合风险计算

4．3．2 牵引供电系统综合风险计算

4．4 本章小节

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果