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牵引供电系统外部电源可靠性评估

作　者: 吕宝雨
导　师: 李群湛
学　校: 西南交通大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: MCMC方法 牵引供电系统外部电源可靠性评估 蒙特卡洛模拟法 解析法
分类号: TM922.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着中国电气化铁路的不断发展,尤其是近年来高速客运专线的大规模建设,电气化铁路可靠性问题日益备受瞩目。牵引供电系统是电气化铁路实现的重要支撑,牵引供电系统外部电源通过牵引供电系统将电能传送并转换成电力机车所需要的标准,牵引供电系统外部电源可靠性水平的高低直接关系到电力机车能否正常行驶,因此对牵引供电系统外部电源进行可靠性评估十分必要。牵引供电系统外部电源可靠性评估的主要目的是对其所遇到的不确定性因素,在可能性和严重性方面给出综合考量,最终得到相应的可靠性评估指标。目前,可靠性指标的计算方法主要分为解析法和模拟法两类,由于解析法的计算量随着系统元素的增加呈指数增长,因此解析法主要适用于元素较少的系统可靠性评估；相对于解析法,模拟法的计算量不受系统规模大小的影响,但是模拟法存在计算效率低、维数高和静态性的缺陷,而且不能兼顾系统中元素之间的联系。针对传统可靠性评估方法存在的问题,本文将马尔科夫链引入到蒙特卡洛模拟法当中,建立基于马尔科夫链蒙特卡洛方法(简称MCMC方法)的牵引供电系统外部电源可靠性评估模型,利用MATLAB数学平台编制基于MCMC方法牵引供电系统外部电源可靠性评估软件,通过对以IEEE-RTS79为基础的牵引供电系统外部电源进行可靠性评估并具体分析后,验证了基于MCMC方法进行牵引供电系统外部电源可靠性评估的正确性,与传统蒙特卡洛模拟法相比,MCMC方法在提高可靠性指标计算的收敛速度和计算时间上都有较强的优势,并且提高了可靠性评估的稳定性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 课题的研究背景与意义  11-12
  1.2 可靠性国内外现状分析  12-15
    1.2.1 可靠性研究现状  12-13
    1.2.2 电力系统可靠性研究现状  13-14
    1.2.3 牵引供电系统可靠性研究现状  14-15
  1.3 本论文主要研究内容  15-16
  1.4 本论文的章节结构  16-17
第2章 牵引供电系统外部电源可靠性评估模型  17-27
  2.1 元件失效模型  17-18
  2.2 牵引供电系统外部电源系统分析模型  18-25
    2.2.1 直流潮流模型  19-21
    2.2.2 基于直流潮流的故障分析模型  21-22
    2.2.3 负荷能力不足的最优化模型  22-23
    2.2.4 负荷能力不足的最优化模型的求解  23-25
  2.3 牵引供电系统外部电源可靠性评估指标体系  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 基于解析法与模拟法的牵引供电系统外部电源可靠性评估  27-36
  3.1 基于解析法的外部电源可靠性评估  27-28
  3.2 基于蒙特卡洛模拟法的外部电源可靠性评估  28-35
    3.2.1 蒙特卡洛模拟法的基本原理  28-30
    3.2.2 蒙特卡洛模拟法的收敛性与误差  30-32
    3.2.3 蒙特卡洛模拟法的特点和效率  32-33
    3.2.4 算例分析  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 基于马尔科夫链蒙特卡洛方法(简称MCMC方法)的牵引供电系统外部电源可靠性评估  36-44
  4.1 MCMC方法简介  36-41
    4.1.1 马尔科夫链  37
    4.1.2 MCMC方法基本原理  37-38
    4.1.3 牵引供电系统外部电源可靠性评估中的Gibbs抽样器  38-40
    4.1.4 MCMC方法的收敛性以及误差分析  40-41
  4.2 基于MCMC方法的牵引供电系统外部电源可靠性评估  41
  4.3 牵引供电系统外部电源可靠性评估中的灵敏度分析  41-43
  4.4 基于MCMC编制牵引供电系统外部电源可靠性评估软件  43
  4.5 本章小结  43-44
第5章 算例分析  44-52
  5.1 IEEE-RTS79可靠性测试系统简介  44-48
  5.2 结果分析  48-51
    5.2.1 靠性指标计算结果分析  48-49
    5.2.2 可靠性评估方法收敛速度比较分析  49
    5.2.3 可靠性评估方法稳定性比较分析  49-50
    5.2.4 可靠性指标灵敏度分析  50-51
  5.3 本章小结  51-52
结论与展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力牵引 > 牵引供电系统
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