客運專線牽引供電系統(tǒng)可靠性分析與評估.pdf

1、新形勢下，我國高速客運專線正處于日新月異的跨越式發(fā)展階段，到2020年將達到1.6萬公里。牽引供電系統(tǒng)(TPS)作為高速客運專線的重要子系統(tǒng)，為動車組的持續(xù)運行提供動力來源，所以牽引供電系統(tǒng)的可靠直接關(guān)系到鐵路運輸?shù)姆€(wěn)定與安全。牽引供電系統(tǒng)可靠性研究能夠為鐵路運營決策、維修計劃的制定提供重要的理論依據(jù)，進而能夠為鐵路的安全運營、穩(wěn)定運輸保駕護航。鑒于牽引供電系統(tǒng)可靠性研究的重要意義，重點圍繞牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、維修因素、繼電保護及軟

2、件開發(fā)四個主題展開關(guān)聯(lián)研究，致力于發(fā)現(xiàn)維修和保護與牽引供電系統(tǒng)可靠性的定量關(guān)系，以提高牽引供電系統(tǒng)的可靠性，更好地為客運專線服務(wù)。
　　 系統(tǒng)闡述了牽引供電系統(tǒng)可靠性的研究意義、研究現(xiàn)狀，從現(xiàn)有文獻中尋找了相關(guān)研究的重要切入點：考慮維修和考慮保護的牽引供電系統(tǒng)可靠性研究。
　　 針對牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，將3F技術(shù)(即綜合故障模式及后果分析(FMEA)、故障樹分析(FTA)和故障報告、分析及糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)

3、等三項技術(shù))引入到牽引供電系統(tǒng)的可靠性研究中，分別進行了TPSFMEA、TPSFTA、TPSFRACAS等三項工作，論述了牽引供電系統(tǒng)3F(3TPSF)技術(shù)的綜合應用。3TPSF技術(shù)是一個相互作用的有機組合，可以理順故障事件的前因后果，有效地積累系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)，防止類似事件的再現(xiàn)，不失為一種研究牽引供電系統(tǒng)可靠性的實用方法。
　　 維修是影響牽引供電系統(tǒng)可靠性的重要因素之一，為說明維修對牽引供電系統(tǒng)可靠性的定量影響，選定以牽引

4、變電所電氣主接線為研究對象。首先，針對基本串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，詳細闡述了其理論分析過程及特征結(jié)果；然后，在基本系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，建立了牽引變電所電氣主接線的不可維修和可維修可靠性模型，給出了兩種模型的平均無故障工作時間(MTTF)和平均首次故障前工作時間(MTTFF)的計算策略；最后，通過對比分析不可維修與可維修兩種模型的MTTF和MTTFF的計算結(jié)果以及三種電氣主接線的計算結(jié)果，得出如下結(jié)論：可維修模型的MTTFF值始終大于可維修模型

5、的MTTF值，可維修模型的MTTFF值始終大于不可維修模型的MTTFF值，可維修模型的MTTF值與不可維修模型的MTTF值的比較則取決于部件維修率的大小。這些結(jié)論對牽引供電系統(tǒng)的可靠性規(guī)劃、設(shè)計以及維修策略和標準的制定都有指導意義。
　　 繼電保護系統(tǒng)作為牽引供電系統(tǒng)安全運行的第一道防線，而且如今高速客運專線的繼電保護都采用多功能數(shù)字保護裝置。為說明繼電保護系統(tǒng)與牽引供電系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，以數(shù)字保護的基本功能為出發(fā)點，考慮了保護系

6、統(tǒng)故障的四種起因：硬件、軟件、輔助設(shè)備和人為失誤，在此基礎(chǔ)上建立了保護系統(tǒng)/牽引供電系統(tǒng)部件可靠性模型，另外，還考慮了對系統(tǒng)起重要影響的檢測和維修過程中的人為失誤、定期檢修效率、自檢的不同可靠性水平、近后備保護誤動和斷路器失效，并區(qū)分了定檢和自檢分別在檢測拒動和誤動兩種故障模式時的不同。通過算例定量分析了硬、軟件故障如何影響系統(tǒng)可靠性，定檢周期、自檢周期對系統(tǒng)可靠性的影響，計算了保持系統(tǒng)最大正常工作概率的條件下的最佳定檢周期和自檢周期。