【原】西南交通大学科研人员提出地震灾害下牵引供电系统的风险评估方法

中国电工技术学会活动专区

CES Conference

阅读提示：本文约 1600 字

电气化铁路牵引供电系统的安全可靠至关重要，然而部分地区牵引供电系统面临地震灾害威胁。为有效评估地震灾害下牵引供电系统的风险水平，西南交通大学电气工程学院、中铁二院工程集团有限责任公司的研究人员孙小军、林圣、张强、冯玎、谭磊，在2021年第23期《电工技术学报》上撰文，提出牵引供电系统地震灾害风险评估方法。研究结果表明，该算法能有效量化牵引供电系统在地震灾害下的风险水平，可实现震后快速损失评估，为灾后抢险、应急物资调配提供参考，也可为牵引供电系统抗震规划提供理论依据。

我国位于欧亚大陆东南部，处于西太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带之间，地震灾害较多，对部分地区电气化铁路的安全可靠运行造成极大威胁。牵引供电系统沿铁路修建，更易遭受地震破坏，且一旦地震引起牵引供电系统故障，列车将失去动力无法运行，车上人员可能面临崩塌、滑坡等次生灾害风险的威胁。因此，有必要综合分析地震对牵引供电系统的影响，并定量评估地震影响下的牵引供电系统风险。

目前尚未有针对牵引供电系统的地震灾害风险评估研究，由于牵引供电系统的设备类型、设计原则以及运行环境与电力系统类似，因此电网领域的抗震评估研究可为牵引供电系统地震风险评估提供宝贵思路。其中，供电设备易损性分析是电力系统抗震分析的基础，其目标是评估供电设备在不同地震强度作用下发生破坏的概率，研究方法主要有理论分析与模拟计算方法、振动台试验方法以及震害统计分析方法。

震害统计分析方法利用实际的震害资料建立地震动参数与设备破坏概率的关系，具有实际指导意义，因此被广泛应用。汶川地震以来我国开展了大量电网震害调研，累积了丰富的电力设备震害资料，研究人员利用震害统计分析方法研究了变电站主要设备和输电杆塔的易损性，并得到了主要电气设备的易损性曲线。

在供电设备易损性研究的基础上，国内外研究人员开始从系统层面研究地震灾害引起的损失或风险。为进一步反映地震活动的不确定性对供电系统的影响，国内外学者引入历史地震信息或采用地震活动性模型来模拟地震灾害的随机特性。这些研究可辅助规划人员评估地震影响下的系统风险水平，从而制定相应方案提升系统抗灾能力。

以上电力系统相关的抗震可靠性和风险评估研究为牵引供电系统地震灾害风险评估奠定了一定基础，然而主要关注灾害事件引起的电压、潮流越限以及负荷损失，并主要采用节点电压或支路潮流越限、机组运行成本、负荷损失等指标来量化电网风险。由于牵引供电系统特殊的运行特点，现有的指标和评估方法尚不能有效反映牵引供电系统在地震灾害影响下的损失，并准确量化其灾害风险水平。

针对以上问题，西南交通大学电气工程学院等单位的研究人员提出一种牵引供电系统地震灾害风险评估方法，结合地震灾害模拟和牵引供电系统建模，提出了牵引供电系统损失量化方法，定义了计及系统停运概率、关键设备损失以及停运时间的风险指标，提出了牵引供电系统地震灾害风险评估方法，最后选取西南地区某规划中的电气化铁路牵引供电系统作为算例，评估了系统在地震灾害下的风险水平。

他们的研究结果表明：牵引供电系统的停运概率、设备破坏和停运时间风险随着震级降低和震源距离增加大幅降低；对比接触网和牵引所的风险指标，相同地震强度下牵引所的停运概率低于接触网的停运概率，但接触网设备破坏率低于牵引所设备破坏率；此外，地震灾害对牵引供电系统的影响具有“低概率-高损失”特点，大部分地震造成的损失较小，而造成极大损失的地震发生概率较小。

研究人员表示，利用本方法，针对已知震源信息的地震事件，可实现牵引供电系统的快速损失评估，为灾后抢险、应急物资调配提供参考。针对位于某一区域的铁路沿线牵引供电系统，本方法可评估出系统在地震灾害下的平均风险水平以及严重损失的发生率，为牵引供电系统抗震规划提供理论依据。

本文编自2021年第23期《电工技术学报》，论文标题为“一种牵引供电系统地震灾害风险评估方法”，作者为孙小军、林圣 等。