本發(fā)明涉及電氣化鐵路牽引供電，具體涉及接觸網(wǎng)零部件故障易傳播和易感染風(fēng)險評估方法。

背景技術(shù)：

1、接觸網(wǎng)作為牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，對接觸網(wǎng)零部件的故障預(yù)防研究已經(jīng)成為了牽引供電系統(tǒng)高效運維的重要課題。由于接觸網(wǎng)的復(fù)雜性，零部件之間由于機械耦合等原因存在交互影響特性，也就是說一個零部件的故障可能會導(dǎo)致其他零部件的故障，我們將這種交互影響特性稱為故障關(guān)聯(lián)。因此，揭示零部件之間的故障關(guān)聯(lián)風(fēng)險特性成為了提高接觸網(wǎng)的可靠性的關(guān)鍵步驟。

2、目前接觸網(wǎng)零部件故障關(guān)聯(lián)風(fēng)險特性的研究中，主要是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法從歷史故障數(shù)據(jù)庫中挖掘零部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系特征，其中，概率統(tǒng)計方法被廣泛應(yīng)用于故障關(guān)聯(lián)的風(fēng)險水平評估。但是，當(dāng)前的方法雖然對零部件之間的故障關(guān)聯(lián)風(fēng)險特性進行了研究，卻忽略了零部件在故障傳播的過程中可能扮演不同的角色。例如，一些零部件的故障容易傳播給其他零部件。另一方面，一些零部件則更容易受到其他零部件故障的傳播，因此，為了解決上述問題。提出基于風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖的接觸網(wǎng)零部件故障易傳播和故障易感染風(fēng)險評估方法，具有重要的理論意義和工程價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，揭示零部件的故障傳播機制，本發(fā)明提出了一種基于風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖的接觸網(wǎng)零部件故障易傳播和故障易感染風(fēng)險評估方法，該方法通過構(gòu)建零部件的故障易傳播和故障易感染風(fēng)險評估模型，對各零部件的故障易傳播和故障易感染風(fēng)險水平進行評估，以揭示零部件的故障傳播機制；

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種接觸網(wǎng)零部件故障易傳播和易感染風(fēng)險評估方法，包括以下幾個步驟：

4、s1：獲取接觸網(wǎng)零部件歷史故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集；

5、s2：基于接觸網(wǎng)零部件歷史故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集，定義接觸網(wǎng)零部件之間的故障關(guān)聯(lián)路徑；

6、s3：構(gòu)建零部件之間的故障關(guān)聯(lián)路徑集合，根據(jù)約簡規(guī)則得到最短關(guān)聯(lián)路徑集合；

7、s4：將所述最短關(guān)聯(lián)路徑集合，映射成故障風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖；

8、s5：構(gòu)建故障關(guān)聯(lián)的風(fēng)險系數(shù)模型，定義故障風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖中各關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重；

9、s6：定義零部件的故障易傳播特性以及零部件的故障易感染特性，構(gòu)建零部件的故障易傳播和故障易感染風(fēng)險評估模型，評估各零部件的故障易傳播和故障易感染風(fēng)險水平。

10、進一步的，基于接觸網(wǎng)零部件歷史故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集，定義接觸網(wǎng)零部件之間的故障關(guān)聯(lián)路徑的具體方法包括：

11、s21：對于接觸網(wǎng)任意兩個零部件li和lj，若零部件li發(fā)生故障的時刻為ti，在一定的時間窗口t內(nèi)，零部件lj在時刻tj時也發(fā)生故障，且tj∈[ti,ti+t]，則定義他們存在故障關(guān)聯(lián)li→lj；

12、s22：對于接觸網(wǎng)零部件的任意一條故障關(guān)聯(lián)鏈l1→l2→…li-1→li…→ln，將所述故障關(guān)聯(lián)中的零部件li-1定義為關(guān)聯(lián)路徑的前置節(jié)點di-1，零部件li定義為關(guān)聯(lián)路徑的后置節(jié)點di，將故障關(guān)聯(lián)li-1→li定義為關(guān)聯(lián)路徑的邊ei-1,i＝di-1di，得到關(guān)聯(lián)路徑p＝<d,e>；

13、其中，d表示節(jié)點集合d＝{di|i＝1,2,...,n}，e表示邊的集合e＝{ei-1,i|i＝2,...,n}；

14、s23：將故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集按照如s22所述的方法，轉(zhuǎn)化為關(guān)聯(lián)路徑集合g，g＝{pw|w＝1,2,...,w}；

15、其中，pw表示故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集中第w個關(guān)聯(lián)路徑，w表示關(guān)聯(lián)路徑的數(shù)量。

16、進一步的，根據(jù)約簡規(guī)則得到最短關(guān)聯(lián)路徑集合的具體方法包括：

17、s31：對于故障關(guān)聯(lián)dr→ds，如式(s-1)，定義故障關(guān)聯(lián)dr→ds的關(guān)聯(lián)路徑prs：

18、

19、其中，m表示關(guān)聯(lián)路徑prs中的節(jié)點數(shù)量；

20、s32：對于上述關(guān)聯(lián)路徑prs中的m個節(jié)點d1,d2,...,dm，定義非相鄰的兩個節(jié)點之間不存在故障關(guān)聯(lián)，僅有相鄰的兩個節(jié)點之間存在故障關(guān)聯(lián)；

21、s33：對于上述關(guān)聯(lián)路徑prs，如果構(gòu)建的路徑越長，則推斷出的故障關(guān)聯(lián)準確性就越低，因此只考慮最短的關(guān)聯(lián)路徑來構(gòu)建關(guān)聯(lián)路徑集合；

22、s34：依據(jù)s32和s33所提出的約簡規(guī)則，得到最短關(guān)聯(lián)路徑集合為其中，表示第q條最短關(guān)聯(lián)路徑。

23、進一步的，將所述最短關(guān)聯(lián)路徑集合映射成故障風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖的具體步驟包括：

24、s41：依據(jù)所述最短關(guān)聯(lián)路徑集合，如式(s-2)所示構(gòu)建故障關(guān)聯(lián)dr→ds的風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖ghr為：

25、

26、式(s-2)中，drs和ers分別表示風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖的節(jié)點集合和邊集合，表示第q條關(guān)聯(lián)路徑第m個節(jié)點，表示第q條關(guān)聯(lián)路徑節(jié)點和之間的邊，mq表示第q條關(guān)聯(lián)路徑的節(jié)點個數(shù)；

27、s42：依據(jù)dr→ds的風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖grs，以節(jié)點dr作為前置節(jié)點，如公式(s-3)所示構(gòu)建dr的風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖gr為：

28、

29、式(s-3)中，h表示由dr作為前置節(jié)點的故障關(guān)聯(lián)dr→d1，dr→d2，…，dr→dh的個數(shù)。

30、進一步的，基于貝葉斯理論，如式(s-4)，構(gòu)建故障關(guān)聯(lián)的風(fēng)險系數(shù)模型rc(dr→ds)：

31、rc(dr→ds)＝p(ds|dr)＝p(dr→ds)/p(lr)(s-4)

32、式(s-4)中，p(dr→ds)表示故障關(guān)聯(lián)dr→ds出現(xiàn)的頻率，p(dr)表示節(jié)點dr出現(xiàn)的頻率。

33、進一步的，定義風(fēng)險關(guān)聯(lián)圖中各關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重的具體步驟包括：

34、s51：根據(jù)所述故障關(guān)聯(lián)的風(fēng)險系數(shù)模型，如式(s-5)，定義關(guān)聯(lián)路徑中邊em-1,m的風(fēng)險權(quán)重rc(em-1,m)為：

35、rc(em-1,m)＝rc(dm-1→dm)(s-5)

36、s52：依據(jù)s52所述的關(guān)聯(lián)路徑中邊的風(fēng)險權(quán)重rc(em-1,m)，如式(s-6)所示定義關(guān)聯(lián)路徑dr→ds的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重rc(dr→ds)為：

37、

38、式(s-6)中，rc(er1)、rc(ems)、rc(ei-1,i)分別表示邊er1、ems、ei-1,i的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重。

39、進一步的，將故障零部件lr視為關(guān)聯(lián)圖gr中的節(jié)點dr，若存在節(jié)點的集合d＝{di|i＝1,2,...,n}，該集合可以與節(jié)點dr構(gòu)建關(guān)聯(lián)路徑{dr→di|i＝1,2,...,n}，且任意關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重rc(dr→di)＞0，也就是說，零部件lr的故障有風(fēng)險傳播給其他零部件，則定義零部件lr具有故障易傳播特性。

40、進一步的，將故障零部件lr視為關(guān)聯(lián)圖gr中的節(jié)點dr，若存在節(jié)點的集合d＝{di|i＝1,2,...,n}，該集合可以與節(jié)點dr構(gòu)建關(guān)聯(lián)路徑{di→dr|i＝1,2,...,n}，且任意關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重rc(di→dr)＞0，也就是說，零部件lr的有風(fēng)險感染其他零部件的故障，則定義零部件lr具有故障易感染特性。

41、進一步的，構(gòu)建零部件的故障易傳播和故障易感染風(fēng)險評估模型的具體步驟包括：

42、s81：將零部件lr視為關(guān)聯(lián)圖gr中的節(jié)點dr，依據(jù)故障易傳播特性的定義，構(gòu)建以dr作為前置節(jié)點的關(guān)聯(lián)路徑集合{dr→di|i＝1,2,...,n}，計算各關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重，如式(s-7)，構(gòu)建零部件lr的故障易傳播風(fēng)險評估模型：

43、

44、s82：將零部件lr視為關(guān)聯(lián)圖gr中的節(jié)點dr，依據(jù)故障易感染特性的定義，構(gòu)建以dr作為后置節(jié)點的關(guān)聯(lián)路徑集合{di→dr|i＝1,2,...,n}，計算各關(guān)聯(lián)路徑的風(fēng)險系數(shù)權(quán)重，如式(s-8)，構(gòu)建零部件lr的故障易感染險評估模型：

45、

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

47、(1)本發(fā)明可以評估零部件的故障關(guān)聯(lián)路徑風(fēng)險水平；

48、(2)本發(fā)明可以從故障傳播和感染兩個角度揭示零部件的故障傳播機制。