地铁供电系统可靠性和安全性分析方法

顾莉萍

摘要：智能电网的推广普及和自动化设备的应用，为提高地铁供电系统稳定性提供了技术和设备支撑。通过采用故障树分析法、可靠框图法、故障模式后果分析法能够科学分析供电系统可靠性，为有针对性的采取维修和养护措施提供科学参考依据，控制系统故障发生率。通常采取模糊综合评判法评估系统安全性，能够将外界环境、供电设备、组织管理等各类安全因素集合到评估体系中，指导相关系统维护工作，保障地铁安全稳定运行。

关键词：地铁供电系统；可靠性和安全性；可靠框图法

地铁供电主要采用集中、分散、混合三种供电方式，通常由城市电网提供电能，借助整体电网设计保障电能需求。由于地铁变电电压强度比普通电压要高，需要设置专用变压器控制电压，再利用电网系统将电能传递到牵引和降压变电所，实现地铁的全区供电，在供电过程中各供电设备联系紧密，一旦发生设备老化和故障、外部环境干扰、维修和养护计划不科学等问题，极易导致供电系统无法安全可靠运行。

1.影响地铁供电系统可靠性和安全性的主要因素

1.1供电设备老化和故障

地铁供电系统为列车牵引、车站照明、空调通风、设备运行等提供电力供应，涉及若干供电设备，通过中压供电网络可将地铁的主、牵引、降压等变电所各设备联系在一起，使电能在供电系统中进行传输和分配，实现各车站之间的支援供电，保证供电系统的可靠性。一旦供电系统中的任何环节出现故障或者问题，都会对供电系统连接的稳定性和可靠性造成不良影响，其中供电设备老化和故障问题最为常见，会直接导致地铁运行受阻。由于地铁长期运行，各类供电设备难免会出现老化、破损、故障等问题，影响供电系统运行的可靠性和安全性，甚至会进一步扩大为安全事故，可见供电设备异常问题后果极为严重。需要加大设备检测、维修、养护等管理力度，以防治结合的管理措施，排查设备运行安全隐患，及时处理设备异常问题，酌情更换或者维修老化和故障设备。

1.2外部环境干扰

外部环境干扰通常具有非人为可控性的特点，大多为突发状况，对地铁供电系统可靠性和安全性干扰较多，难以全面预防和完全杜绝不利影响，经济危机、自然灾害等非人为可控的各类因素，均是外部环境干扰的典型诱发原因。针对外部环境的不良干扰，通常本着预防大于治理的原则，预先制定应急措施，以降低外部环境干扰对供电系统的影响程度。同时借助信息技术、自动化设备等高端时代产物，提高地铁供电系统自身抗干扰能力，不断将新技术和设备应用到系统运行和管理中，提高地铁运行质量和效率。在地铁工程建设过程中，要充分考虑地理位置、技术水平、资金储备等外部环境综合影响因素，选择符合地铁实际运行和管理需求的技术和设备，提高地铁供电系统与外部环境适应性，进而最大程度降低外界环境对地铁的过多干扰，维护地铁供电系统稳定性。

1.3维修和养护计划不科学

维修和养护是保障地铁供电系统安全可靠运行的最有效措施，但是在实际系统运行过程中，存在维修和养护计划不科学的现象，导致了安全隐患未被及时发现、设备和系统问题未被有效处理，进而使问题扩大蔓延，引发严重的安全事故，不仅使企业蒙受严重的经济损失，也威胁着相关人员的生命财产安全。为了保障地铁供电系统的高效运行，一定要结合地铁运行和管理的实际情况，制定科学合理的维修和养护计划，并不断进行计划方案的完善和优化，以动态化管理方法确保维修和养护工作有序开展。以地铁供电系统安全可靠运行为核心，制定维修和养护计划，按计划开展各项工作，定期做好日常巡视和检查、设备养护、故障设备维修等工作，降低设备老化和故障、外部环境干扰等方面不利影响。

2.地铁供电系统可靠性分析方法

地铁供电系统可靠性分析方法主要有三种：故障树分析法（FTA）、可靠框图法、故障模式后果分析法（FMEA）。故障树分析法利用布林逻辑组合低阶事件，可智能分析地铁供电系统中不希望出现的状态，可用来了解系统失效的原因或者确认一定条件下系统失效的发生率，并找寻出降低系统运行风险的方式，在地铁供电系统中主要应用于安全工程和可靠度工程的领域；FMEA分析法可分析系统各组成单元的潜在故障模式，按照故障模式产生的后果将故障分为灾难、致命、一般、轻度四大类，再以分类列表的形式提出改进对策。可靠框图法是从可靠性角度出发，研究系统与部件间的逻辑图，在提高地铁供电系统可靠性中较为常见，适用于为系统可用性和可靠性建模领域，主要研究若干设备的关联方式和关系，全面表示系统的各种结构，根据并联、串联等实际运行情况的不同，可靠性分析方法也存在差异化。

3.地铁供电系统安全性分析方法

供电系统安全性直接影响地铁运行，因此无论是集中、分散、混合何种方式的供电系统，均要进行科学合理的安全性评估，以综合评判系统安全运行过程中，供电设备、设备维修周期、系统管理模式等方面的安全性，通常采取模糊综合评判法评估系统安全性。主要评估步骤为建立影响因素集、评价集、权重集、因素评判矩阵等，以最终评估结果为地铁供电系统安全性的综合评估，为针对性的采取系统安全性维修和养护措施提供科学参考依据。

3.1建立影响因素集

因素集是指影响地铁供电系统安全因素的集合，若因素集用A表示，则A可通过A₁、A₂、A₃……A_n来表示，其中A_n表示每一个影响地铁供电系统安全性的因素，诸如设备老化程度、维修和养护计划影响程度等。技术人员可通过分析供电系统安全性的标准模型，系统性的智能分析出供电系统安全性的实际模糊情况。

3.2建立评价集

要想建立评价集，先要拟定评价等级，通常会将地铁供电系统运行状态分为1～5级，1级表示非常安全、2级表示中等安全、3级表示表面安全、4级表示存在不安全因素、5级表示存在严重不安全因素，将1～5级统称为评价集。在充分考虑到全部地铁供电系统安全性影响因素的条件下，科学合理的做出评判结果，实现安全性的模糊评估。

3.3建立权重集

权重集的建立可更好的保障评估体系的准确性，通过分析地铁供电系统安全敏感性，对权重情况进行拟合分析，统计和计算分析历史数据，得出不同的权重分配结果，确定系统运行实际的安全性特点。由各权数组成权重集，要求权数满足归一化和非负性，进而量化各项系统安全性的影响因素，为后续判断系统故障或者问题提供科学参考依据。

3.4建立因素评判矩阵

通过分析各类系统安全性影响因素建立评判矩阵，可有效提高地铁供电系统安全性分析方法的准确性，可以说判断矩阵的构建，是模糊综合评判法评估系统安全性的关键。通常会利用各类影响因素对矩阵的隶属度，来判断系统安全性，结合数理统计、云计算等多种分析方法，对各类影响因素的判断结果进行评估，以确保判断结果精准无误。

结语：近年来地铁行业迅猛发展，地铁工程建设规模不断扩大，各项目施工技术日益复杂，为地铁供电系统可靠性和安全性运行带来了新的机遇与挑战。地铁安全可靠运行不仅是地铁行业健康可持续发展的基本要求，也是人们交通出行的基本保障，要全面找出系统故障或者问题的影响因素，针对性的采取解决措施，保障系统始终处于稳定性运行状态。借助现代化技术科学评估系统安全性，及时发现安全隐患和解决设备故障问题，最大程度避免各类安全事故的发生。

参考文献：

[1]王学武.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].中小企业管理与科技,2017(10):2.

[2]孙梓博.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].城市建设理论研究：电子版,2017(18):1.

[3]刘通.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].消费导刊,2017,(29):63.