計(jì)及不確定性的牽引供電系統(tǒng)健康診斷及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究.pdf

1、牽引供電系統(tǒng)的安全可靠對(duì)保證高速鐵路的正常運(yùn)行具有重要意義，隨著高速鐵路建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)鐵路牽引供電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的壓力將逐步增加。對(duì)牽引供電系統(tǒng)已發(fā)生的故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確的故障診斷，能縮短故障處理時(shí)間，減小故障影響;對(duì)牽引供電系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行健康評(píng)估，能幫助運(yùn)營(yíng)人員對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和把握，為牽引供電系統(tǒng)的狀態(tài)檢修提供依據(jù);對(duì)牽引供電系統(tǒng)未來的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)，能反映牽引供電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)，為預(yù)防性維修提供依據(jù)，減少

2、甚至避免故障的發(fā)生。因此，對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行健康診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有利于提高牽引供電系統(tǒng)的故障處理水平，促進(jìn)狀態(tài)檢修的實(shí)際應(yīng)用，為牽引供電系統(tǒng)的故障預(yù)防提供條件。
　　牽引供電系統(tǒng)健康診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中存在著很多的不確定性因素，進(jìn)行健康診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)必須對(duì)這些不確定性因素加以考慮。
　　論文分析了牽引供電系統(tǒng)健康診斷與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的具體實(shí)現(xiàn)方法，包括異常狀態(tài)時(shí)的故障診斷方法、正常運(yùn)行時(shí)的健康評(píng)估方法以及長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的可靠性預(yù)測(cè)與風(fēng)

3、險(xiǎn)評(píng)估方法，涵蓋了牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的多個(gè)階段，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引供電系統(tǒng)的全過程管理。采用不確定數(shù)學(xué)方法對(duì)故障診斷、健康評(píng)估、可靠性預(yù)測(cè)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中的不確定因素進(jìn)行處理，分別利用隨機(jī)數(shù)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)以及區(qū)間數(shù)學(xué)的方法解決健康診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中存在的不確定性問題。
　　論文首先對(duì)牽引供電系統(tǒng)健康診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中存在的不確定性因素進(jìn)行了分析，并將其歸納為信息獲取的不確定、健康認(rèn)知的不確定以及牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的不確定三個(gè)方

4、面。
　　針對(duì)牽引供電系統(tǒng)故障診斷中信息獲取的不確定性，提出考慮信源設(shè)備服役特性的Petri網(wǎng)故障診斷方法，采用隨機(jī)數(shù)學(xué)中的Weibull分布對(duì)牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置及斷路器的可靠性進(jìn)行建模，利用最小二乘法對(duì)Weibull分布參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，得到保護(hù)裝置及斷路器的可靠性函數(shù)，根據(jù)設(shè)備的服役時(shí)間得到設(shè)備的可靠性。將保護(hù)裝置和斷路器的可靠性與故障診斷時(shí)模糊Petri網(wǎng)初始庫所的可信度聯(lián)系起來，使得初始庫所置信度的確定更符合實(shí)際情況，更有現(xiàn)

5、實(shí)依據(jù);利用相互之間的可靠性關(guān)系作為確定庫所權(quán)重的依據(jù)，使得可靠性高的設(shè)備提供的信息可信度高，推理時(shí)的權(quán)重大，從而減小信息不確定對(duì)故障診斷結(jié)果的影響。利用某段實(shí)際的牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行了故障診斷分析，結(jié)果表明診斷結(jié)果的置信度與信源設(shè)備的服役時(shí)間相關(guān)聯(lián)，對(duì)現(xiàn)實(shí)的解釋能力更強(qiáng)。
　　針對(duì)牽引供電系統(tǒng)健康評(píng)估過程中健康認(rèn)知的不確定性，提出利用模糊綜合推理對(duì)健康狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，建立了牽引供電系統(tǒng)健康狀態(tài)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，分析了其評(píng)價(jià)

6、因素集、評(píng)價(jià)集及權(quán)重集，分析了綜合評(píng)價(jià)時(shí)權(quán)重的確定方法，分別采用層次分析法及熵權(quán)法作為牽引變電所及接觸網(wǎng)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)過程中指標(biāo)權(quán)重的確定方法，并將二者結(jié)合對(duì)牽引供電系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行了綜合評(píng)估。以某段牽引供電系統(tǒng)為例，通過模糊變換將評(píng)價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為隸屬度進(jìn)行描述，分別對(duì)牽引變電所及接觸網(wǎng)的健康狀態(tài)進(jìn)行了綜合評(píng)估，并在此基礎(chǔ)上得到該段牽引供電系統(tǒng)的整體健康狀態(tài)。評(píng)價(jià)結(jié)果簡(jiǎn)單清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)，特別是可以實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)的數(shù)值量化，能讓現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)人

7、員更直觀的掌握牽引供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)并了解其發(fā)展變化趨勢(shì)。
　　針對(duì)牽引供電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)過程中環(huán)境的不確定性，通過統(tǒng)計(jì)和概率的方法，挖掘歷史故障數(shù)據(jù)所體現(xiàn)出的規(guī)律，對(duì)牽引供電系統(tǒng)可能的故障情況及可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)。利用逐步回歸選元，確定影響牽引供電系統(tǒng)工作狀態(tài)的外部氣象因素，通過回歸分析建立牽引供電系統(tǒng)故障次數(shù)與外部氣象因素之間的關(guān)聯(lián)模型，利用此模型對(duì)未來特定條件下可能的故障情況進(jìn)行預(yù)測(cè);針對(duì)牽引供電系統(tǒng)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用Weib

8、ull分布對(duì)牽引供電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行描述，對(duì)比了水平殘差平方和最小及垂直殘差平方和最小兩種方法的估計(jì)效果，利用歷史故障信息擬合得到牽引供電系統(tǒng)的可靠性函數(shù)，利用此函數(shù)對(duì)牽引供電系統(tǒng)未來特定時(shí)間下的可靠性進(jìn)行估計(jì)?？煽啃灶A(yù)測(cè)的結(jié)果可為牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理提供參考，為預(yù)防性管理提供依據(jù)，對(duì)避免故障發(fā)生，減小故障影響具有重要意義。
　　針對(duì)牽引供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中環(huán)境條件的不確定性，利用區(qū)間數(shù)學(xué)的方法，在回歸統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，重

9、點(diǎn)對(duì)影響最大的雷擊災(zāi)害進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。分析了影響牽引供電系統(tǒng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)的組成因素，建立了牽引供電系統(tǒng)雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。采用區(qū)間數(shù)取代確定數(shù)值，對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中的年落雷密度、雷擊危險(xiǎn)區(qū)的面積、雷擊可能造成的損失進(jìn)行描述。針對(duì)某段牽引供電系統(tǒng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估結(jié)果表明，區(qū)間數(shù)方法能反映不確定性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的影響，可對(duì)牽引供電系統(tǒng)遭受雷擊損害的風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行區(qū)間量化，確定出雷擊損害風(fēng)險(xiǎn)較高的系統(tǒng)和設(shè)備，從而為牽引供電系統(tǒng)的差異化防雷措施提供