电气化铁路牵引供电系统可靠性评价系统研究

于俊海

摘 要： 随着经济和各行各业的快速发展，牵引供电设备和牵引网供电单元可靠性数据的采集需求以及定量评价指标的计算方法，建立了定量评价体系;在基于满足运输能力的需要及保障牵引供电系统的不间断供电的情况下，从牵引供电的特殊性出发，确定设备的可靠性定量评价指标以及电气化运营线路牵引网特有指标;对牵引供电系统可靠性评价软件的应用需求作充分的调研，并以电气化铁路牵引供电系统可靠性指标评价体系为依托，考虑到其涉及到大量数据的统计、处理和分析。

关键词： 电气化铁路;牵引供电系统;可靠性

【中图分类号】U223.83     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0182-01

引言：目前，我国电气化铁路建设中，牵引供电系统起着十分重要的作用。近些年，我国经济技术的发展速度不断加快，使地铁牵引系统也在不断完善，逐渐实现自动化以及信息化。现阶段，在地铁系统中，电气化铁路占据的比例在不断增加，而其发挥的作用也越来越重要。

1 电气化铁路对铁路运输的影响

电气化铁路网的高谐波含量、低功率因数和负序连续性严重影响了电气化铁路的发展。电气化铁路的电力牵引是一种没有能量的电力机车，所需的能量由电牵引系统提供。牵引力供应系统主要涉及牵引力站和接触网。变电站位于铁路线附近，通过高压传输线路将电力从工厂输送到铁路线上的悬链线。悬链线是直接将电能提供给电力机车的设备。电气化铁路是从外部牵引力和能源系统获取电能并被电力机车牵引的铁路，包括电力机车、维修设施、牵引动力系统、各种电器和通信、信号和其他铁路运输设备。电气化铁路是一种现代化的铁路运输方式，它比传统的铁路具有技术和经济优势。由于电力机车由外部电源供电，不需要自己的电源，可减小轻质量，因此，在每个轴的相同负载下，机车功率高，牵引力大，速度快，运输能力大大提高，节能降耗。铁路运输是国家一级的主要能源消耗。因此，牵引方式的选择对合理利用能源具有重要意义。

2 地铁牵引供电系统的可靠性

2.1 SQL数据库

本软件SQL数据库采用主键（primarykey，PK）与外键（foreignkey，FK）相结合的方式，通过设置主键唯一标识表中的每一行，可保证表的实体完整性;通过设置外键使表与表之间形成关联，保持数据一致性以及数据库的层次结构。SQL数据库的设计满足数据库第三范式（3NF）的设计规范，很大限度地合理地处理数据，减少数据的冗余，使数据库更加简洁、结构明晰。局管理、供电段管理、线路管理表格中还包括牵引所个数、AT所个数、分区所个数、供电臂个数、牵引网供电单元个数，线路供电段关系表中的起止公里等信息。其中，供电设备还包括电流互感器、断路器、电抗器、隔离开关、母线、阻波器、耦合电容器、避雷器、组合电器等。每个设备注册表中包括设备初始信息记录，如：设备的型号、安装位置、出厂日期、投运日期等。

2.2 地铁牵引供电系统的构成以及可靠性评估

对于地铁牵引供电系统的构成以及可靠性进行评估主要从以下3方面进行：1）对某一段线路中的牵引供电可靠性进行评估。主要分析对象是2个牵引变电之间的线路，之后对地铁上该线路上的列车运行情况进行分析。2）需要对尾部电源、接触网系统和牵引变电进行可靠性评估，主要包括：（1）电源可靠性评估，其主要对象为我国城市的电网。而进行判断的主要依据，则是牵引变电从外部电源接受供电的情况分析，然后需要完成可靠性建模，对其可用度进行评估探究。（2）对于牵引变电可靠性评估，一般是以一个变电所为分析对象，进行判断分析的根据，是牵引变电对上行接触网是否进行正常的供电，再对地铁牵引变电所的主接线的方式进行分析，从而完成可靠性建模。之后对变电所的特征进行综合性的分析并做好定量评估。（3）在对接触网系统进行可靠性评估时，其分析对象应为某一锚段的接触网系统。可以根据上行网或下行网进行判别，即对地铁接触网进行建模，再依据地铁接触网的实际特征完成定量评估。3）对于元件级以及设备级完成可靠性评估。在完成这一阶段的评估时，最主要的是要对某一个或者某几个元件组成的设备完成探究和分析。随后工作人员需要对设备可靠性的变化以及对牵引变电的影响进行相应的研究，使地铁稳定地运行，降低事故出现的概率。

2.3 牵引供电系统保护设计分析

首先，在城市轨道交通系统运行期间，如果电源系统跳闸，则城市轨道交通测量极易受到涌流的影响，从而在流经悬链线段时产生额外电流，如此便降低了断流器工作的质量。所以，在城市轨道交通牵引供电系统保护设计工作中，必须尽量提供系统保护措施，并加强电网系统监控水准，以此避免系统跳闸问题的出现。其次，在供电系统保护期间，设计者应根据电网系统运行环境分析可能潜在的风险，并借助有机联系消除直流系统中可能出现短路的风险，才能避免过载电流等隐患出现，使供电系统运行得以保障。最后，在常见故障位置，设计者应根据故障问题选择适宜的保护措施，确保直流供电系统不会受到外界环境等因素的影响，才能进一步确保城市轨道交通电网运行稳定，避免对城市轨道交通管理部门带来经济损失。

结语：本文构建了牵引供电系统可靠性评价体系，并根据我国电气化铁路牵引供电的特性归纳出牵引供电系统停运性质，同时建立了科学的可靠性定量评价指标。开发可靠性评价软件，保证了数据传输的时效性并且降低了数据的冗余度，达到充分共享信息资源，合力提升牵引供电系统的信息化水平。相信基于可靠性定量评价指标历史数据的长期积累，将对合理的管理和制定维修策略有指导意义和参考价值。

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