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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，地震災害較多，對部分地區(qū)電氣化鐵路的安全可靠運行造成極大威脅。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行，車上人員可能面臨崩塌、滑坡等次生災害風險的威脅。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)風險。

目前尚未有針對牽引供電系統(tǒng)的地震災害風險評估研究，由于牽引供電系統(tǒng)的設備類型、設計原則以及運行環(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)地震風險評估提供寶貴思路。其中，供電設備易損性分析是電力系統(tǒng)抗震分析的基礎，其目標是評估供電設備在不同地震強度作用下發(fā)生破壞的概率，研究方法主要有理論分析與模擬計算方法、振動臺試驗方法以及震害統(tǒng)計分析方法。

震害統(tǒng)計分析方法利用實際地震害資料建立地震動參數(shù)與設備破壞概率的關(guān)系，具有實際指導意義，因此被廣泛應用。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備震害資料，研究人員利用震害統(tǒng)計分析方法研究了變電站主要設備和輸電桿塔的易損性，并得到了主要電氣設備的易損性曲線。

在供電設備易損性研究的基礎上，國內(nèi)外研究人員開始從系統(tǒng)層面研究地震災害引起的損失或風險。為進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害的隨機特性。這些研究可輔助規(guī)劃人員評估地震影響下的系統(tǒng)風險水平，從而制定相應方案提升系統(tǒng)抗災能力。

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

針對以上問題，西南交通大學電氣工程學院等單位的研究人員提出一種牽引供電系統(tǒng)的地震災害風險評估方法，結(jié)合地震災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，定義了計及系統(tǒng)停運概率、關(guān)鍵設備損失以及停運時間的風險指標，提出了牽引供電系統(tǒng)地震災害風險評估方法，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)在地震災害下的風險水平。

他們的研究結(jié)果表明：牽引供電系統(tǒng)的停運概率、設備破壞和停運時間風險隨著震級降低和震源距離增加大幅降低；對比接觸網(wǎng)和牽引所的風險指標，相同地震強度下牽引所的停運概率低于接觸網(wǎng)的停運概率，但接觸網(wǎng)設備破壞率低于牽引所設備破壞率；此外，地震災害對牽引供電系統(tǒng)的影響具有“低概率-高損失”特點，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，可實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的快速損失評估，為災后搶險、應急物資調(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)在地震災害下的平均風險水平以及嚴重損失的發(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)學報》，論文標題為“一種牽引供電系統(tǒng)地震災害風險評估方法”，作者為孫小軍、林圣 等。