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我國位于歐亞大陸東南部，處于西太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶之間，地震災(zāi)害較多，對部分地區(qū)電氣化鐵路的安全可靠運(yùn)行造成極大威脅。牽引供電系統(tǒng)沿鐵路修建，更易遭受地震破壞，且一旦地震引起牽引供電系統(tǒng)故障，列車將失去動力無法運(yùn)行，車上人員可能面臨崩塌、滑坡等次生災(zāi)害風(fēng)險的威脅。因此，有必要綜合分析地震對牽引供電系統(tǒng)的影響，并定量評估地震影響下的牽引供電系統(tǒng)風(fēng)險。

目前尚未有針對牽引供電系統(tǒng)的地震災(zāi)害風(fēng)險評估研究，由于牽引供電系統(tǒng)的設(shè)備類型、設(shè)計(jì)原則以及運(yùn)行環(huán)境與電力系統(tǒng)類似，因此電網(wǎng)領(lǐng)域的抗震評估研究可為牽引供電系統(tǒng)地震風(fēng)險評估提供寶貴思路。其中，供電設(shè)備易損性分析是電力系統(tǒng)抗震分析的基礎(chǔ)，其目標(biāo)是評估供電設(shè)備在不同地震強(qiáng)度作用下發(fā)生破壞的概率，研究方法主要有理論分析與模擬計(jì)算方法、振動臺試驗(yàn)方法以及震害統(tǒng)計(jì)分析方法。

震害統(tǒng)計(jì)分析方法利用實(shí)際地震害資料建立地震動參數(shù)與設(shè)備破壞概率的關(guān)系，具有實(shí)際指導(dǎo)意義，因此被廣泛應(yīng)用。汶川地震以來我國開展了大量電網(wǎng)震害調(diào)研，累積了豐富的電力設(shè)備震害資料，研究人員利用震害統(tǒng)計(jì)分析方法研究了變電站主要設(shè)備和輸電桿塔的易損性，并得到了主要電氣設(shè)備的易損性曲線。

在供電設(shè)備易損性研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外研究人員開始從系統(tǒng)層面研究地震災(zāi)害引起的損失或風(fēng)險。為進(jìn)一步反映地震活動的不確定性對供電系統(tǒng)的影響，國內(nèi)外學(xué)者引入歷史地震信息或采用地震活動性模型來模擬地震災(zāi)害的隨機(jī)特性。這些研究可輔助規(guī)劃人員評估地震影響下的系統(tǒng)風(fēng)險水平，從而制定相應(yīng)方案提升系統(tǒng)抗災(zāi)能力。

以上電力系統(tǒng)相關(guān)的抗震可靠性和風(fēng)險評估研究為牽引供電系統(tǒng)地震災(zāi)害風(fēng)險評估奠定了一定基礎(chǔ)，然而主要關(guān)注災(zāi)害事件引起的電壓、潮流越限以及負(fù)荷損失，并主要采用節(jié)點(diǎn)電壓或支路潮流越限、機(jī)組運(yùn)行成本、負(fù)荷損失等指標(biāo)來量化電網(wǎng)風(fēng)險。由于牽引供電系統(tǒng)特殊的運(yùn)行特點(diǎn)，現(xiàn)有的指標(biāo)和評估方法尚不能有效反映牽引供電系統(tǒng)在地震災(zāi)害影響下的損失，并準(zhǔn)確量化其災(zāi)害風(fēng)險水平。

針對以上問題，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院等單位的研究人員提出一種牽引供電系統(tǒng)的地震災(zāi)害風(fēng)險評估方法，結(jié)合地震災(zāi)害模擬和牽引供電系統(tǒng)建模，提出了牽引供電系統(tǒng)損失量化方法，定義了計(jì)及系統(tǒng)停運(yùn)概率、關(guān)鍵設(shè)備損失以及停運(yùn)時間的風(fēng)險指標(biāo)，提出了牽引供電系統(tǒng)地震災(zāi)害風(fēng)險評估方法，最后選取西南地區(qū)某規(guī)劃中的電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)作為算例，評估了系統(tǒng)在地震災(zāi)害下的風(fēng)險水平。

他們的研究結(jié)果表明：牽引供電系統(tǒng)的停運(yùn)概率、設(shè)備破壞和停運(yùn)時間風(fēng)險隨著震級降低和震源距離增加大幅降低；對比接觸網(wǎng)和牽引所的風(fēng)險指標(biāo)，相同地震強(qiáng)度下牽引所的停運(yùn)概率低于接觸網(wǎng)的停運(yùn)概率，但接觸網(wǎng)設(shè)備破壞率低于牽引所設(shè)備破壞率；此外，地震災(zāi)害對牽引供電系統(tǒng)的影響具有“低概率-高損失”特點(diǎn)，大部分地震造成的損失較小，而造成極大損失的地震發(fā)生概率較小。

研究人員表示，利用本方法，針對已知震源信息的地震事件，可實(shí)現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的快速損失評估，為災(zāi)后搶險、應(yīng)急物資調(diào)配提供參考。針對位于某一區(qū)域的鐵路沿線牽引供電系統(tǒng)，本方法可評估出系統(tǒng)在地震災(zāi)害下的平均風(fēng)險水平以及嚴(yán)重?fù)p失的發(fā)生率，為牽引供電系統(tǒng)抗震規(guī)劃提供理論依據(jù)。

本文編自2021年第23期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“一種牽引供電系統(tǒng)地震災(zāi)害風(fēng)險評估方法”，作者為孫小軍、林圣 等。