摘要：铁路电力配电系统可靠性评估，是指外部电源到铁路电力用户，包括铁路变配电所、铁路电力贯通线、分支线、自闭线等在内的整个铁路配电系统按可以接受的供电标准以及期望的供电数量来满足铁路电力负荷及其供电电能需求的量度。随着我国铁路建设的蓬勃发展，为了切实保障铁路运输的正常运行，本文从铁路配电系统主要特点入手，可靠性分析方法在铁路电力配电系统可靠性分析中的应用，以供参考。
关键词：铁路；电力配电系统；可靠性
一、引言
在铁路配电系统实际的运行过程中，电力设备在性能方面的可靠性，反映了设备在设计、生产、运维、客观环境等因素作用下的综合可靠性。所以，在运行可靠性评估过程中要充分考虑设备性能等客观因素，只根据单一数据得到的数值已经不能满足目前的铁路行业客观发展需要。本文研究建立在配电系统设备特征基础上的故障率建模。
二、铁路电力配电系统
铁路供电系统分为两部分：电力供电和牵引供电，前者为调度指挥、通信信号和旅客服务等业务提供必要的电力保障；而后者为电气化铁路的机车提供必要的电能。
目前，我国铁路电力供电线路一般由沿铁路全线设置一条一级负荷电力贯通线和一条综合电力贯通线构成，通常采用10kV电力贯通线，大约每隔50～70km设置一个配电所或开闭所，沿线与行车有关的通信、信号、综调系统等由一级负荷电力贯通线主供，综合电力贯通线备供。
铁路电力配电系统由于其应用的特殊性，有其自身特点：(1)电压等级低，铁路供电系统中大部分采用l0kV配电所和35kV变电所，且铁路变、配电所的结构功能、配置基本相同；(2)供电半径较长，铁路电力配电系统的供电半径通常在50～70km之内；(3)供电可靠性要求高，需要确保配电系统的供电可靠性，以便配合铁路的正常运行。
三、配电系统可靠性影响因素
3．1设备因素
作为铁路供电系统的重要组成部分，铁路电力配电系统主要包括变压器、贯通线路、断路器、电流互感器、熔断器等设备。这些电力设备的生产质量，服役年龄，检修状况等都会影响配电系统正常的运行。例如针对变压器，刚刚开始运行工作，由于设备制造初始缺陷、加工工艺等问题，因此故障率较高，但是随着时间的增长，经过较短的磨合期，故障率逐渐降低，经过磨合期后，设备开始正常平稳运行，但是随着时间的推移，长时间使用，构件疲劳老化，使得变压器的故障率再次升高。
3．2自然环境因素
铁路电力配电系统的部分设备与外界自然环境直接接触，很容易受到外界自然环境的影响，从而影响配电系统的可靠性。例如电力贯通线沿铁全线线路铺设，由于铁路跨越地域较广，在不同地区往往存在较大的气候差异，对电力贯通线产生了不利的影响。此外，地震、海啸、洪水、雷电、暴雪、冰冻、火灾等都会对电力贯通线造成破坏，从而影响整个电力配电系统。
3．3管理因素
铁路电力配电系统包含各种电力设备和线路，在运行过程中，由于人为因素造成的配电系统故障，可以归纳为管理不善。例如在H常巡视检查工作中，并未及时发现电力设备中的各类故障以及事故隐患问题，例如设备发出异常的响声，室内有异味出现，部分仪表显示异常，断路器的指示灯显示异常，室内存在积水等等，未能及时消除电力设备的安全隐患，从而造成了系统故障。
3．4其他因素
除了上述因素意外，而造成了铁路电力配电系统发生故障的因素，例如发电站发生故障不能够供电，铁路供电系统遭到人为破坏等因素。这类造成电力配电系统发生故障的概率通常很小，属于偶然事件。
上述四种造成铁路电力配电系统故障的因素中，设备因素和自然环境因素是主要原因，需要重点分析设备自身特性与环境因素所造成的故障率，分析二者对电力配电系统可靠性的影响。
而管理因素与其他因素造成故障的概率较小。
四、铁路电力配电系统可靠方法
铁路配电系统不仅直接影响铁路运输系统的安全运行，也关乎多个铁路职能部门正常工作。铁路电气化系统自身结构十分复杂，包含很多电气设备，一旦发生事故，所波及的范围很大并会造成重大损失。因此，研究铁路的供电系统可靠性，确保铁路的正常运行具有十分重要的意义。下面对提升铁路电力配电系统可靠性的方法进行了分析。
4.1蒙特卡罗法
蒙特卡罗模拟法是一种用数值计算的方法来模拟系统过程的方法。模拟法首先对系统进行划分，各部分称为元素，通过概率分布可以预测出每一个元素的特性，然后将这些元素的特性进行不同组合，来确定系统的可靠性。
蒙特卡洛法属于统计试验方法，所获得的结果也直观易懂，很容易被工程技术人员理解和掌握，且应用该方法时，能够发现一些工程技术人员难以预料的事故。此外，蒙特卡洛法的采样次数与系统规模无关，容易处理各种实际运行控制策略，故适用于复杂系统，尤其是难以用解析法进行求解的大型复杂电力系统。蒙特卡洛法应用性很强，并且计算结果的计算精度较高，但是由于需要多种元素进行组合，往往造成计算时间增长。同时，铁路电力配电系统中元件的故障率往往是由统计数据测得，由于统计数据不足或者测量误差等原因，导致引用这些元件的故障率对配电系统进行可靠性分析时会产生一定的误差。
4.2状态空间法
状态空间法以马尔可夫过程为理论基础。马尔科夫过程表示一个过程在时刻所处的状态为已知的条件下，过程在时刻所处状态的条件分布于过程在时刻之前所处的状态无关的特性，即状态的转移概率与系统之前的历史无关。应用状态空间法进行铁路电力配电系统可靠性分析时，首先，应用马尔可夫链建立铁路电力设备的模型，并确定各个设备可能的状态，以及状态之间的转换过程和转换概率;对系统的状态进行分析，确定系统在监测过程中的状态;随后，对发生故障进行判断，从而确定在预测的时间内，故障发生概率最大的系统状态，该状态即作为评估状态;最后，所遴选出的系统状态作为概率指标，对系统运行中有可能发生的故障进行预报，或者提出相应的改善措施。状态空间法可以解决的范围很广，且便于计算机编程计算。但是建立模型相当复杂，由于原件只有两种工作状态，通常情况下，原件的修复时间必须服从指数分布，当系统包含了多个元件时，计算量将成倍增长，且由于近似计算，往往会造成计算精度相对较低。且采用状态空间法进行计算时，要求系统设备的故障是独立的，故该方法具有一定的局限性。
4.3故障树分析法
故障树就是建立一个以系统故障状态为顶端，以最不希望发生的故障状态作为目标，将遴选出的故障状态作为一种事件构造一个故障树，依据最不希望发生的概率构建的逻辑关系图就称为故障树。故障树分析法简单明确，但是仅仅适用于规模较小的电力系统，面对规模较大的电力系统，故障树的构造就会变得十分繁琐，且需要将大量时间花费在计算上，且不能够考虑到系统元件的修复。
总结
随着我国铁路建设的蓬勃发展，为了切实保障铁路运输的正常运行，本文针对铁路电力配电系统的可靠性进行了分析研究。阐述了影响电力配电系统可靠性的影响因素，详细的介绍了包括蒙特卡罗模拟法，状态空间法，故障树分析法和故障模式后果分析法在内的四种可靠性分析方法在铁路电力配电系统可靠性分析中的应用。
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