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基于贝叶斯网络的牵引变电所可靠性评估

作　者: 尹维恒
导　师: 解绍锋
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 贝叶斯网络牵引变电所综合自动化系统可靠性评估故障树最小路可靠性分配模糊层次分析法
分类号: TM922.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国铁路里程的快速发展,电气化铁路占有率的不断增大,铁路运输能力的不断增长,运行速度的逐步提高,牵引供电系统作为电气化铁路的核心组成部分,担负着向电力机车提供电能的任务,它的可靠性直接关心到铁路运输的安全与稳定,而牵引变电所作为牵引供电系统中接触网和外部电力系统联系的桥梁,它的可靠性直接关系到整个电气化铁路可靠性的水平,因此对牵引变电所可靠性进行评估,对于保证变电所安全、稳定和可靠运行有十分重要的理论和实际意义。本文把贝叶斯网络法用到牵引变电所可靠性分析评估中,结合牵引变电所自身的结构特点和贝叶斯网络的基本原理,首先根据所要分析目标所对应的可靠性框图的不同,建立了不同类型的贝叶斯网络,如基于故障树的贝叶斯网络,基于最小路和最小割的贝叶斯网络,并结合具体的实例进行了分析。对一典型的牵引变电所电气主接线按照四种定义下的故障情况,即单馈线故障、单臂故障、上行(或下行)故障和全所故障建立了四种情况下的贝叶斯网络模型,进行了诊断分析,找到了影响其可靠性薄弱环节,并分别计算出了四种情况下的电气主接线的评估指标。实现了牵引变电所电气主接线可靠性的定性和定量评估。其次对微机保护装置和牵引变电所综合自动化系统的整体可靠性进行了评估,结合微机保护装置的组成模块和综合自动化系统的层次结构,建立了它们的贝叶斯网络模型,并对其进行分析计算,得到了影响微机保护装置和牵引变电所综合自动化系统的主要因素,找到了其薄弱环节。贝叶斯网络法能够对可靠性进行前后因果推理,并能进行定性和定量分析,不失为评估牵引变电所可靠性的一种实用方法。最后使用模糊层次分析法对牵引变电所电气主接线可靠性指标进行了分配,并用贝叶斯网络法对牵引变电所综合自动化系统间隔层各单元的可靠性指标进行了分配；其中模糊层次分析法既考虑到了影响可靠性分配的多种因素,如复杂程度、重要程度、技术水平、维修因素、工作环境、成本费用等,又考虑到了专家打分时在对判断矩阵中两两元素进行比较时比重的不确定性,省去了层次分析法中的一致性检验。得出的结果与牵引变电所的实际情况基本符合,从而表明模糊层次分析法可以用到牵引变电所的可靠性分配中。充分利用贝叶斯网络法反向推理能够得到造成系统失效产生的概率这一优势,通过计算系统失效时各元件失效的条件概率实现了牵引变电所综合自动化系统间隔层各单元的可靠性指标分配。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 选题背景和研究意义  11-12
  1.2 课题国内外研究现状  12-14
    1.2.1 可靠性的研究现状  12-14
    1.2.2 牵引变电所可靠性国内外研究现状  14
  1.3 基于贝叶斯网络的可靠性方法  14-16
    1.3.1 贝叶斯网络的研究现状  14-16
    1.3.2 贝叶斯网络应用于可靠性评估的优势  16
  1.4 牵引变电所可靠性分配研究现状  16-17
  1.5 本文的主要工作  17-18
第2章贝叶斯网络的基本原理  18-22
  2.1 贝叶斯网络简介  18-19
  2.2 贝叶斯网络的推理  19-21
    2.2.1 贝叶斯网络的精确推理  19-20
    2.2.2 贝叶斯网络的近似推理  20-21
  2.3 小结  21-22
第3章基于贝叶斯网络的牵引变电所主接线可靠性评估  22-45
  3.1 牵引变电所主接线的可靠性评估指标  22-23
  3.2 基于故障树的贝叶斯网络  23-25
  3.3 基于最小路和最小割集的贝叶斯网络  25-28
    3.3.1 最小路和最小割集的方法简介  25-26
    3.3.2 基于最小路和最小割集的贝叶斯网络实例分析  26-28
  3.4 牵引变电所电气主接线的可靠性评估  28-43
    3.4.1 牵引变电所电气主接线可靠性评估的步骤  28-29
    3.4.2 基本假定和定义  29-30
    3.4.3 牵引变电所电气主接线的可靠性建模  30-34
    3.4.4 牵引变电所可靠性指标分析  34-43
  3.5 本章小结  43-45
第4章牵引变电所综合自动化系统的可靠性评估  45-54
  4.1 功能单元简介  45-47
    4.1.1 变电所层功能  45-46
    4.1.2 间隔层功能  46-47
    4.1.3 过程层功能  47
  4.2 微机保护装置的可靠性评估  47-49
  4.3 牵引变电所综合自动化系统的可靠性评估  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章牵引变电所可靠性分配  54-72
  5.1 引言  54
  5.2 可靠性分配的目的和原则  54-55
    5.2.1 可靠性分配的目的  54
    5.2.2 可靠性分配的原则  54-55
  5.3 可靠性分配方法  55-58
  5.4 模糊层次分析法原理  58-61
    5.4.1 模糊层次分析法简介  58-59
    5.4.2 模糊层次分析法基本步骤  59-61
  5.5 模糊层次分析法在牵引变电所主接线可靠性分配中的应用  61-69
  5.6 贝叶斯网络法在牵引变电所综合自动化可靠性分配中的应用  69-71
  5.7 本章小结  71-72
结论与展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  79

基于贝叶斯网络的牵引变电所可靠性评估

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