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同相供电系统可靠性研究

赵文龙  
【摘要】:我国电气化铁路采用工频单相交流制供电方式,利用分段换相供电的方式来平衡电力系统的三相负荷,现有牵引供电系统存在谐波含量大、负序突出和无功功率多三大电能质量问题,电分相还会造成列车牵引力损失,对高速重载线路造成严重影响。同相供电系统能够从根本上解决电气化铁路牵引系统中负序、谐波以及过分相等问题。作为牵引供电领域的新技术,同相供电技术在逐步应用于工程实践的过程中,其可靠性越来越受到重视,但目前为止尚没有对其可靠性方面的研究,特别是构成同相供电装置的大功率电力电子设备的整体可靠性问题,相关文献极少。因此本文提出了从设备和系统两方面对同相供电系统的可靠性进行深入研究,并提出优化方案。 本文参照相关标准对大功率电力电子设备的要求,提出同相供电系统可靠性研究的基本框架及其可靠性指标体系。k/n(G)模型是描述容错系统冗余特性的常用模型,适合用于分析大功率电力电子装置可靠性,GO法在应用于复杂配电系统的可靠性评估中显现出了不同于其它方法的优点,因此本文选择k/n(G)、GO法作为分析同相供电系统可靠性的算法。利用k/n(G)可靠性模型分析法就结构不同的同相供电装置建立恰当的等效模型对其可靠性进行评估分析,得出各装置的可靠性指标。通过对不同结构装置的可靠性分析结果的对比,针对装置各自的结构特点,选择合适的可靠性优化方法,分别对其结构方案进行优化设计,得出优化后的各项可靠性指标。 根据电气化铁路牵引供电系统常用供电方式对同相供电装置接入后的系统可靠性进行分析,利用GO法对同相供电方式下牵引变电所电气主接线的可靠性进行评估,得出系统的各项可靠性指标,与既有供电方式下变电所主接线的可靠性指标进行对比,并用故障树分析法对同相供电变电所主接线可靠性进行分析,以验证GO法分析结果的准确性。最后,按照电气化铁路牵引供电系统运行设备要求,分析同相供电系统中各设备故障对同相牵引变电所整体可靠性的影响,找出同相供电系统可靠性的薄弱环节,并在此基础上给出提高同相供电装置和系统可靠性的可行性措施。


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