一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统领域，特别是一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法。

背景技术：

1、为避免单相牵引负荷对外部电网产生负序影响，传统牵引供电系统采用分相分区供电方案，需在牵引网分相分区处设置电分相。电分相对车网安全、再生制动能量利用、牵引供电系统供电能力等均产生了不良影响。电分相作为交流电气化铁路的薄弱环节，也影响了电气化铁路的高速、重载化运行。显然，消除电分相不良影响的最优方法为直接取消电分相。由此，牵引变电所组群贯通供电系统应运而生。该系统依靠单相变压器实现牵引变电所同相供电，取消了牵引变电所出口处的电分相；依靠新型的树形双支路供电技术，取消了分区所处电分相，且无穿越功率之虞，可实现牵引网的全贯通供电，彻底解决了电气化铁路的电分相问题。

2、然而，牵引变电所组群贯通供电系统改变了原有牵引供电系统拓扑结构，使得系统拓扑结构更加复杂，传统的基于系统具体的物理结构开展可靠性分析的方法已经不再适用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法。首先，评估牵引变电所组群贯通供电系统中电气元件可靠度；然后，将牵引变电所组群贯通供电系统物理结构节点-支路拓扑化，并对相应节点-支路进行可靠度赋值；最后，计算确定供电区域的可靠度，并划分可靠性等级。

2、实现本发明目的的技术方案如下：

3、一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法，所述牵引变电所组群贯通供电系统包括高压变压器、高压输电线和高压母线，高压变压器通过高压输电线连接到高压母线；还包括按照机车行车方向排序的n个牵引变压器，第i个牵引变压器通过第i条高压馈线连接到高压母线，第i个牵引变压器还通过第i条牵引输电线连接到第i条牵引母线，第i条牵引母线还通过第i条牵引馈线连接到第i个连接器件，所有连接器件分别连接到接触网；i＝1,2,3,…,n；包括：

4、步骤1，评估所述牵引变电所组群贯通供电系统中每一个电气元件运行时间为t时的可靠度k(t)：

5、其中，g为电气元件的故障率；所述电气元件为高压变压器、高压输电线、高压母线、每一条高压馈线、每一个牵引变压器、每一条牵引输电线、每一条牵引母线、每一条牵引馈线、每一个连接器件、接触网；

6、步骤2，将所述牵引变电所组群贯通供电系统的所有电气元件拓扑化：

7、令高压变压器为节点1，高压母线为节点2，第i个牵引变压器为节点i+2，第i条牵引母线为节点n+(i+2)，第i个连接器件为节点2n+(i+2)；

8、以节点2n+(i+2)将接触网分割为n+1段供电区域；其中，节点2n+(i+2)|i＝1与节点2n+(i+2)|i＝n之间的n-1段供电区域为第一类供电区域，节点2n+(i+2)|i＝1之外的供电区域为第二类供电区域，节点2n+(i+2)|i＝n之外的供电区域为第三类供电区域；

9、令第i条串联支路为：第i条高压馈线、第i个牵引变压器、第i条牵引输电线、第i条牵引母线、第i条牵引馈线和第i个连接器件依次串联；

10、步骤3，分别求解从节点1到每一段供电区域的可靠度；

11、第一类供电区域中，节点1到第i个节点2n+(i+2)与第i+1个节点2n+[(i+1)+2]之间那一段供电区域，其可靠度为：将第i条串联支路与第i+1条串联支路并联，得到并联后的可靠度k＝1-(1-ki)(1-ki+1)，再与节点1、高压输电线、节点2和接触网的可靠度相乘；其中，ki、ki+1分别为第i条串联支路、第i+1条串联支路的可靠度，第i条串联支路的可靠度为第i条串联支路的所有电气元件的可靠度的乘积；

12、第二类供电区域中，节点1到节点2n+(i+2)|i＝1之外的供电区域，其可靠度为：第1条串联支路的可靠度与节点1、高压输电线、节点2和接触网的可靠度相乘；

13、第三类供电区域中，节点1到节点2n+(i+2)|i＝n之外的供电区域，其可靠度为：第n条串联支路的可靠度与节点1、高压输电线、节点2和接触网的可靠度相乘；

14、步骤4，根据从节点1到每一段供电区域的可靠度，以及可靠性等级预设值，分别确定从节点1到每一段供电区域的可靠性等级。

15、本发明的有益效果是：使用节点和支路将复杂的牵引变电所组群贯通供电系统的物理结构拓扑化，实时评估牵引变电所组群贯通供电系统的可靠性等级，方法简洁高效。

技术特征：

1.一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法，所述牵引变电所组群贯通供电系统包括高压变压器、高压输电线和高压母线，高压变压器通过高压输电线连接到高压母线；还包括按照机车行车方向排序的n个牵引变压器，第i个牵引变压器通过第i条高压馈线连接到高压母线，第i个牵引变压器还通过第i条牵引输电线连接到第i条牵引母线，第i条牵引母线还通过第i条牵引馈线连接到第i个连接器件，所有连接器件分别连接到接触网；i＝1,2,3,…,n；

技术总结
本发明公开了一种基于图论的牵引变电所组群贯通供电系统可靠性分析方法。首先，评估牵引变电所组群贯通供电系统中电气元件可靠度；然后，将牵引变电所组群贯通供电系统物理结构节点‑支路拓扑化，并对相应节点‑支路进行可靠度赋值；最后，计算确定供电区域的可靠度，并划分可靠性等级。本发明的有益效果是：使用节点和支路将复杂的牵引变电所组群贯通供电系统的物理结构拓扑化，实时评估牵引变电所组群贯通供电系统的可靠性等级，方法简洁高效。

技术研发人员：胡海涛,邓云川,陶海东,林宗良,吕子佥,张财源,杨雪凇,岳岩,张润宝,霍中原,刘玉辉,李强,刘永红,刘孟恺,梁靖坤,仵宇宁,刘贤汭
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6