[發明專利]一種牽引供電系統的可靠性分析研究方法

有效

• 申請號: 202010825956.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112001073B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 張海剛;陳璇;劉飄;王步來;解嘉懿;羅俊;趙德成;徐兵;儲雷;童中祥;楊俊;孫平飛
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本發明公開了一種牽引供電系統的可靠性分析研究方法，有效改善了現有技術中相關故障數據缺失而導致對威布爾分布擬合效果差的問題，而SVR算法在處理缺失數據方面有較好的表現，并結合遺傳算法的全局優化能力，GA?SVR算法包含了遺傳算法的全局搜索和自適應非線性問題處理能力，選取SVR的最優參數進行配置。對采用故障樹分析法，BDD算法建立的牽引供電系統模型進行有效預測。得出牽引供電系統設備的可靠性以及平均失效時間，對牽引供電系統整體設備維修計劃提供可靠的科學依據。

技術領域

本發明涉及鐵路牽引供電領域，具體涉及到一種牽引供電系統的可靠性方法。

背景技術

牽引供電系統是高速鐵路系統的關鍵部分，列車的提速對牽引供電系統提出了更高的要求。常規鐵路牽引供電系統集成方案(包括技術規范)已經不能滿足系統安全運行的要求，牽引供電系統的可靠、安全運行對于高速客運專線而言至關重要，它直接影響到列車的安全、可靠運行。牽引供電系統由大量的接觸網、電纜、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、避雷器及二次設備等組成，但是故障率發生率最高的是牽引變電所和接觸網兩大系統，其中設備故障包含多種因素，比如設備本身性能原因、偶然因素及共因失效等都會引起設備故障。由于牽引供電系統的特殊性，許多重要設備不具有冗余配置(尤其是架空接觸網)，一旦發生故障，將使線路喪失運營能力，造成巨大的經濟損失或人員傷亡。

現行的牽引供電故障分析的理論中，一般將威布爾分布模型作為牽引供電設備的故障擬合模型，并在些基礎上對系統進行可靠性分析。然而，威布爾分布是基于大樣本之上的模型，需要一個較大的抽樣樣本作為分析的基礎，作為列車牽引供電的故障分析數據，一般以年或月為抽樣單位，數據相對較少，一些情況下，在數據樣本的收集中，有涉及歷史性的過去記錄，有涉及地域性的宏觀尺度記錄，也有在實驗中因種種原因導致部分輸入變量的缺失。為了解決現有技術中的局限性，需要對現有技術和方法進行改進，一般的回歸算法無法處理缺失數據，而SVR算法在處理缺失數據方面有較好的表現，本方案結合遺傳算法，在保持擬合尋優能力的基礎上，應用支持向量回歸(SVR)處理有效數據缺失問題。采用故障樹分析法，BDD算法建立的牽引供電系統模型，有效預測牽引供電系統設備的可靠性以及平均失效時間，對牽引供電系統整體設備維修計劃提供可靠的科學依據。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種牽引供電系統的可靠性分析研究方法，有效改善了現有技術中，相關故障數據缺失而導致對威布爾分布擬合效果差的問題，而SVR算法在處理缺失數據方面有較好的表現，并結合遺傳算法的全局優化能力，對采用故障樹分析法，BDD算法建立的牽引供電系統模型進行有效預測。得出牽引供電系統設備的可靠性以及平均失效時間，對牽引供電系統整體設備維修計劃提供可靠的科學依據。

為了達到上述發明目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種牽引供電系統的可靠性分析研究方法，包括以下步驟：

步驟1：根據牽引供電系統主要設備的故障類型和故障率實際情況，在保證擬合優度的情況下，允許一定程度包含缺失數據的故障率數據作為輸入；

步驟2：建立融合遺傳-支持向量回歸算法的智能擬合方法對所述牽引供電系統各設備進行可靠性擬合，得出特征壽命α、形狀參數β的最優估計參數；

步驟3：完成K、W²擬合優度檢測，根據得出最優參數對所述牽引供電系統各設備進行可靠性建模；

步驟4：將牽引供電系統根據結構和功能細分為兩個子系統：牽引變電所子系統和接觸網子系統；

步驟5：在對子系統或設備可靠性分析的基礎上,應用故障樹分析法，分別建立牽引變電所子系統和接觸網子系統故障樹模型，進一步建立牽引供電系統的整體可靠性模型；

步驟6：結合所述牽引供電系統各設備的威布爾分布模型，對兩個子系統故障樹模型進行了可靠度分析，最終歸納得出了牽引供電系統整體的可靠性模型，并計算了系統的整體可靠度和平均使用壽命。