摘要：近年来，随着我国的发展和社会的进步，人们的出行更加方便，出行方式也变得更加多样化，除了走路、出租车、公交等传统的出行方式，更多了一种全新的选择，那就是地铁。近几年地铁发展加快，覆盖范围也越来越大，许多人出行都会选择快捷方便的地铁。所以，我们针对地铁电力系统的可靠性进行的研究是非常重要。本文论述了地铁供电系统的组成，对地铁供电系统的可靠性影响因素进行分析，就如何提高地铁供电系统可靠性展开讨论。
关键词：地铁；供电系统；可靠性
1地铁供电系统的组成
在地铁的整个运转过程中，地铁车辆及相关设备的动力都是由地铁的供电系统提供的。其供电系统分为两部分，分别是高压供电及内部供电。其中，高压供电系统，又称为外部电源，这-部分通常使用的是来源于城市电网进行供电。而内部供电系统包含以下两个方面:牵引供电系统及动力照明系统。牵引供电所及供电网两大部分组成了整个牵引供电系统，地铁车辆的电压制式为DC1500V，利用牵引变电所将三相高压交流电转化成为适合车辆使用的低压直流电，从而通过馈电线路被传输到接触网，然后车辆直接从中获取电能。动力照明供电系统则是由降压变电所及相关配电线路组成，车站及区间内的各类照明都是其提供的电力
同时，还为机电、综合监控设备及通信、信号、AFC设备等提供相应的电源。图1为地铁供电系统图。
图1地铁供电系统图
2影响地铁供电系统可靠性的因素
2.1 供电系统设备的可靠性
近年来，伴随着我国社会的发展，人们的生活水平也在不断提高，对于出行方式提出了新要求。目前在国内的一线城市和部分二线城市中，乘坐地铁逐渐变成人们出行的首选方式。人们在习惯一种新的交通工具的时候也十分关注地铁出行的安全性。供电系统是否可靠严重影响了地铁出行的安全性。造成供电系统存在安全隐患的主要原因是设备老旧，要保证地铁运行时的安全就要对老旧的供电设备进行及时的更换或是维护。此外，按照规定的运行程序使用供电设备也能提高供电系统的可靠性，合理使用设备可在一定程度上避免发生安全隐患。我们还要提前登记报备供电设备在使用过程中可能出现的一些问题，并提前提出解决方案才能对地铁运行时的突发事故防患于未然。另外，要提高供电系统设备的可靠性不仅依靠以上几点，还需要地铁工作人员工作时认真负责，遇事能够沉着冷静。只有提高工作人员的 专业素养，才能在一定程度上保证地铁运行的可靠性。
2.2 外界环境因素的影响
地铁的供电系统主要作用是为车辆提供电力与动力，电力与动力是地铁平稳运行的重要保障。现在的地铁供电系统一般都是采用混合供电的方式，也就是把分散供电与集中供电进行结合，混合供电的方式能够一定程度上避免供电系统受到外界不利环境的影响。会对地铁供电系统可靠性产生影响的外部因素主要是外部电源和环境因素。要保证地铁供电系统正常运行就要对外部因素进行一系列的预判，严格检查外部电源，从而降低地铁运行时的安全隐患。另外，人为因素也在外部因素中占重要地位，所以要提高工作人员的专业素养，才能避免人为因素对地铁供电系统的可靠性产生的影响。
2.3 检修与维修计划的制定
随着乘坐地铁的人数增加，地铁运行的安全性与可靠性也显得越来越重要。地铁运行过程主要依靠供电系统，所以地铁运行的安全性和地铁供电系统的可靠性密不可分。目前我国的地铁运行安全保证体系，可以做到定期更换地铁供电系统老旧设备，及时维修破损零件，在一定程度上保证了地铁的安全运行。而从现实考虑，除了要考虑老旧设备维修的问题，还要对成本和花费进行考虑，要结合两者制定最优方案。一味追求更换设备或者一味考虑节省成本都是不行的。所以，要利用先进的分析技术对地铁供电系统的可靠性进行分析，制定最优方案。才能达到不仅能最大限度的降低地铁运行出现的故障地几率，还能够尽可能地节省维护成本目的。
3对供电系统可靠性的分析方法
对地铁供电系统的可靠性进行分析，可以采用可靠框图法、故障树分析法和故障模式后果法。通过可靠框图法进行分析主要依靠地铁供电系统中的相关关系，使用结构模型的可靠性框图表示系统结构，通过得到的框图进行分析，是供电系统最基础的分析方式，能在大部分系统中得以应用。常用的可靠性框图有并联和串联结构。并联结构一般在所有单元都发生故障时，才会引起故障的发生，其可靠度的公式为: Rs(t)=1-{1-R1(t)}×{1- R2(t)}…{1-Rn(t)}，其中，Rs(t)为系统的可靠度； Ri(t)为各部分自身的可靠度，i=1,2,3,n…。
串联结构中，任何个单元发生故障，都会引发系统故障，可靠度公式为: Rs(t)=1- R1(t) ×R2(t) …Rn(t)，其中，Ri(t)为系统的可靠度;R}Ct)为各部分自身的可靠度，i=1,2,3,n…。
综上所述，在这几个方法当中，最便捷的是故障树分析法，人们不断研究，又发展出故障模式后果法，故障模式后果法就是把会对地铁供电系统可靠性分析素一一列举并预判其可能造成的后果，从而采取应对措施。还有一种是目前应用最多的可靠框图法，指的是对地铁供电系统中的相关关系综合考虑，并按照一定的逻辑顺序进行框架的安排，再用框图的形式进行表现，从而对地铁供电系统的可靠性进行分析预判。用可靠性框图进行分析时的主要原理是物理学中的串并联，由串联原理，供电系统中有任何一个环节出现故障就会影响整个供电系统，由并联原理，只有一块的所有结构单元同时发生故障才会使系统崩溃。串联式和并联式有不同的可靠性运算公式，所以我们一般利用公式进行预判。如果碰到较为复杂的外界环境，则需要同时运用多种分析方法进行预判，从而选出解决问题的最优方案。
4地铁供电系统的可靠性设计
4.1冗余设计
冗余设计又称冗长设计，其减短了地铁停止运行的时间，保障了供电系统的可靠性。该设计的卞要作用便是将故障出现的时间向后延迟至交通压力较轻的时候，从而避免了重大的停运损失。冗余设计划分为两种状态，分别是备用冗余涉及及并列冗余设计。
4.2环网设备
双环网结构型式是地铁供电系统中压网络所采取的构造，变电所保持着双进线及双出线。进出线的开关及电缆便构成了环网设备。当其中一条线路出现故障时，通过备自投的自动投入功能，继续为供电系统提供服务，从而也为地铁的安全运行提供了重要的保障作用。
4.3整流机组
在初期的运作中，当有一套机组无法工作时，另一套机组便可以单独运行，这保障了车辆的电源。在高峰阶段，倘若机组出现故障致使牵引所异常时，邻近的其他牵引所便会通过单边或双边供电的方式进行支援。这在提高供电系统可靠性的同时，还降低了机组的容量配置，从而促使供电可靠性与投资经济性的协调。
4.4继电保护及自动装置
供电系统可靠性的强力保障是继电保护及自动装置。在遇到故障的情况时，应对故障进行及时的切除，且快速恢复供电。因此，在设计中，继电保护需要达到可靠性、选择性、速动性等各方面的要求，而自动装置应符合供电可靠及灵活运行等要求。
4.5杂散电流的防护
杂散电力防护设计的安全与否不仅影响了供电系统自身的可靠性，还对土建系统及地铁线周边的公共设施起到了一定程度的作用。因此，在这项设计的过程中，一定要保证严谨的考虑。
5、总结
综上所述，利用配电网及牵引供电系统两大部分，能有效提高地铁供电系统的稳定性。并在实际操作中，通过冗余的设计及先进的系统构造，从而提高供电设备的可靠性。同时，还能通过外界干预的排除，进而提高供电系统的可靠性。。
参考文献：
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论文作者:李瑛瑛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
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