5.2 载荷计算 22

5.3 风险定义与计算方法 29

5.4 风偏值计算 31

5.5 算例计算 33

结论 38

致谢 39

参考文献 40

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

截至2012年底我国高速铁路运营总规模已达到1.3万公里，我国已成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家[1]。高铁在带来便捷的同时，其安全可靠性也受到了越来越多的重视。

由于电力牵引清洁无污染、功率大、效率高，因而成为高铁牵引的首要选择。作为高速铁路上电力机车能量的来源，高铁牵引系统的安全可靠性对整个高速铁路的可靠运营具有非常重要的意义，大部分高铁列车的非正常运营及延误都与牵引供电系统的故障有关[2]，一旦牵引供电系统发生故障，将会影响列车的运行，甚至会打乱全区段运输秩序和计划，给安全生产带来损失，对铁路部门的声誉带来不良的社会影响。文献综述

目前高速铁路供电系统普遍采取故障后处理方式，故障恢复速度慢，容易造成巨大的经济损失和不良的社会影响。而故障预警机制的引入使得在故障发生前就采取相应措施，可有效提高高速铁路牵引供电系统运行的可靠性，减少事故概率，降低维修成本，为高速列车的安全稳定运行提供良好的动力保障。

设备或系统故障的发生是众多因素随时间累计的结果，其产生、发展必然经历一个时间过程，有时看似偶然的故障，也必然有其内在的规律，即使是突发性故障也存在孕育、发展的时期。同样，对于牵引供电系统，在破坏性故障发生之前，系统中的某个设备或系统就已经进入病态运行，并且损伤的发生具有趋势性和累积效应，若能在损伤累计形成故障之前识别出该设备或子系统的异常，提早对其进行检修或更换，就能避免故障的发生，减小牵引供电事故发生的概率。

1.2 国内外发展现状

1.3 本文内容的介绍

本文的目的是研究高速铁路供电系统故障预警，通过对牵引供电系统的各结构进行分析，分别进行讨论研究，最后通过接触网的最大风偏量和合成载荷值进行风险估计，实现了恶劣天气对牵引供电系统的影响的预警。主要工作内容与章节安排如下：

第1章，主要介绍了本课题研究的背景和意义，以及国内外现在对高速铁路供电系统故障预警研究的现状；

第2章，概述了牵引供电系统的构成，并且分析介绍了各种供电方式的优劣；

第3章，先是介绍牵引传动设备故障，分别有牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机，然后讲述了牵引传动设备故障的检测方法；

第4章，首先简单地介绍了牵引网线路故障，然后主要介绍了Petri网信息融合技术，以及运用Petri网诊断牵引网线路故障，并且通过一个算例来证明此算法的有效性；

第5章，通过经验公式计算恶劣天气对接触网的影响，分别从载荷量与风偏量入手，计算其对接触网的风险值来实现预警，并且运用了算例进行验证。

2 高速铁路供电系统

2.1 高速铁路供电系统概述

电气化铁道供电系统由牵引供电系统和一次供电系统组成，由国家（地区）电力系统统一供电。一次供电系统是指电力系统向电气化铁道供电方式；牵引供电系统是指电气化铁路中由牵引变电所和接触网组成的向电力机车供给牵引用电能的系统，其供电对象是电力机车。本文主要讨论牵引供电系统。