考虑地震动场空间变异性的城市供电-燃气系统连通可靠性研究

摘要

城市供电系统和燃气系统(简称“电-气系统”)是生命线系统的重要组成部分，地震作用下系统内结构和设备等设施受到不同程度的破坏，会导致电-气系统服务功能下降或丧失。文中基于非一致地震动场和系统元件地震易损性模型，提出了电-气系统抗震连通可靠性评估模型。首先，根据地震动参数衰减关系生成空间非一致地震动场，结合电-气系统主要元件地震易损性模型，计算空间地震动场下不同系统元件的失效概率；其次，为考虑元件地震破坏的不确定性，利用Monte Carlo方法模拟地震对系统元件造成的破坏，并通过修改系统网络拓扑的邻接矩阵来反映元件失效。考虑燃气门站邻近的供电节点失效导致的燃气系统源点故障，以及发电厂邻近的供气节点失效导致的供电系统源点故障，建立了双向耦合系统的分析模型；最后，通过IEEE30供电系统与47节点燃气系统对该框架进行了验证。研究结果表明：地震动场空间变异性对系统抗震性能影响显著，相较于一致地震动场，空间地震动场中供电系统和燃气系统连通可靠度分别下降了20.2%和18.7%。电-气系统双向耦合中，供电系统和燃气系统的连通可靠度分别下降了9.4%和22.1%;空间地震动场中，供电系统元件的易损性大并且系统抗震连通可靠度较低，供电系统对燃气系统的影响更大。

关键词

生命线 / 空间地震动场 / 连通可靠性 / 抗震性能 / Monte Carlo模拟