考虑恶劣天气影响的铁路牵引供电系统风险评估

论文摘要

近年来在恶劣天气的影响下,电气化铁路多次被迫停运,制约了铁路运力的发挥,对社会经济的发展和人们的正常出行都造成很大影响。评估恶劣天气对电气化铁路运行的影响程度,实现铁路运营的风险预警,减少铁路停运带来的损失,已成为铁路部门近年来关心的问题之一。在此背景下,本文从供电角度,对考虑恶劣天气影响的牵引供电系统风险评估的指标体系和评估方法进行了研究。本文首先从牵引供电系统的外部电源、内部接触网运行两个角度定量研究了恶劣天气影响下电气化铁路的风险,在对恶劣天气进行建模的基础上,分别提出了它们的风险评估指标和评估方法。在外部电源风险评估中,本文采用蒙特卡洛仿真方法,生成基于特定气象条件和负荷水平的外部电源运行状态,定义牵引变电站供电不足为风险事件,使用交流潮流模型进行风险识别,采用就近削负荷策略进行风险估计。在接触网运行风险评估中,本文定义了大风天气下的接触网风偏和冰冻雨雪天气下的接触网积冰为风险事件,通过计算接触网的最大风偏量和合成载荷值进行风险估计,采用严重程度函数描述风险值。最后,本文以整条电气化铁路牵引供电系统的风险评估为目标,基于层次分析法建立了牵引供电系统风险的综合评价体系。通过德尔菲调查和资料查阅,建立了风险评价的层次结构模型并确定了需要考虑的各个要素,合理使用数学方法确定了相关元素的权重值。通过灰色最大关联法处理专家评分,最终实现了整条电气化铁路牵引供电系统风险的定量评估,为铁路运营、维修部门进行决策提供了坚实的理论依据。本文基于VC++6.0平台开发了外部电源风险评估和牵引供电系统风险的综合评估软件,使用IEEE的可靠性Benchmark模型——RTBS系统作为算例进行计算,验证了所提出的风险模型和评估方法的有效性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的章节安排及逻辑关系
• 2 风险理论及研究方法
• 2.1 风险评估的基本原理及方法
• 2.1.1 风险的辨识
• 2.1.2 风险的估计
• 2.1.3 风险的评价与决策
• 2.1.4 风险指标的定义
• 2.2 工程实践中的风险评估
• 2.2.1 电力系统中的风险评估
• 2.2.2 电气化铁路中的风险评估
• 2.3 本章小结
• 3 恶劣天气影响下外部电源的供电风险评估
• 3.1 恶劣天气对外部电源影响的建模
• 3.1.1 大风天气建模
• 3.1.2 冰冻雨雪天气建模
• 3.1.3 恶劣天气对故障率的影响
• 3.2 外部电源供电风险指标的定义
• 3.3 外部电源供电风险评估方法及过程
• 3.3.1 蒙特卡洛仿真方法生成系统运行状态
• 3.3.2 系统状态的故障识别
• 3.3.3 系统状态严重程度的衡量
• 3.3.4 外部电源风险评估的实现
• 3.4 算例计算
• 3.5 本章小结
• 4 恶劣天气影响下接触网的风险评估
• 4.1 天气影响下接触网载荷的确定
• 4.1.1 接触网风载荷的建模与计算
• 4.1.2 接触网冰载荷的建模与计算
• 4.1.3 恶劣天气影响下接触网的合成负载
• 4.2 接触网供电风险指标的定义
• 4.2.1 险指标的定义
• 4.2.2 风险指标及严重程度函数数值的确定
• 4.3 接触网供电风险的评价过程
• 4.4 算例计算
• 4.5 本章小结
• 5 考虑天气影响的牵引供电系统风险的综合评估
• 5.1 层次分析理论
• 5.1.1 层次分析法
• 5.1.2 模糊层次分析理论
• 5.2 灰色最大关联度法
• 5.3 基于层次分析法的牵引供电系统风险的综合评估模型
• 5.3.1 考虑天气影响的牵引供电风险评估整体构思
• 5.3.2 牵引供电系统风险评估的模型及方法
• 5.4 算例分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论及展望
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集