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应对台风影响的海岛微网群韧性全过程提升

中国电机工程学报 2022年第18期42卷 6625-6640页

作者：姜涛唐少南李雪张儒峰陈厚合李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

台风等极端自然灾害频繁侵袭海岛群,严重威胁到海岛微网群安全可靠供电。为提升海岛微网群抵御台风灾害侵袭、增强微网群快速恢复供电能力,提出一种应对台风影响的海岛微网群韧性提升策略。针对海岛群及其微网系统进行统一建模;从线路... 详细信息

台风等极端自然灾害频繁侵袭海岛群,严重威胁到海岛微网群安全可靠供电。为提升海岛微网群抵御台风灾害侵袭、增强微网群快速恢复供电能力,提出一种应对台风影响的海岛微网群韧性提升策略。针对海岛群及其微网系统进行统一建模;从线路故障率、负荷削减量、故障线路修复时间及岛屿负荷分布等构建海岛群韧性评估指标,借助该指标评估不同韧性提升策略对海岛微网群韧性的影响;分别通过灾前储能调度、灾中最优切负荷和灾后优化故障线路抢修顺序等策略,提升海岛微网群抵御台风灾害的韧性;通过算例对所提韧性提升策略有效性和经济性进行分析、验证,结果表明,所提韧性提升策略可增强海岛微网群抵御台风灾害的韧性。

关键词：极端灾害海岛微网群韧性韧性提升

考虑故障跨域传播的配电网CPS协同防御策略

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电网技术 2024年

作者：丁志龙张亚超谢仕炜福州大学电气工程与自动化学院

通信设备的广泛应用导致配电网信息物理系统(CPS)受到跨域攻击的风险不断增大。据此，提出考虑信息物理协同攻击的配电网CPS韧性提升策略。首先，为分析信息-物理耦合下的故障传播机理，针对配网构造虚拟故障传播网络辨识其故障、非故... 详细信息

通信设备的广泛应用导致配电网信息物理系统(CPS)受到跨域攻击的风险不断增大。据此，提出考虑信息物理协同攻击的配电网CPS韧性提升策略。首先，为分析信息-物理耦合下的故障传播机理，针对配网构造虚拟故障传播网络辨识其故障、非故障区域；针对通信网构造虚拟信息流网络辨识信息节点的工作状态，并采用信息-物理耦合约束描述故障在配网和通信网之间的跨域传播过程。然后，建立基于防御-攻击-防御三层框架的鲁棒优化模型，其中，第一层防御者制定配电网远动开关配置及通信网加固方案；第二层攻击者寻找最严重的协同攻击方式；第三层防御者通过远动开关动作将配网重构为多个微电网以尽可能减少失电损失。采用嵌套列约束生成算法求解上述模型。最后，通过算例验证了模型的有效性。

关键词：韧性提升信息物理协同攻击远动开关配置通信网加固鲁棒优化

突发事件下基于复杂网络理论的机场网络韧性能力提升研究

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突发事件下基于复杂网络理论的机场网络韧性能力提升研究

作者：杨宗鑫中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着以信息技术和大数据分析为主的现代信息科技的高速发展,越来越多的机器学习、AI算法等数据分析处理技术运用于民航运输系统,致使民航运输系统呈现高度复杂、协同协作、高度自动化的运行状况。而机场网络是民航运输的基础单元,构建... 详细信息

随着以信息技术和大数据分析为主的现代信息科技的高速发展,越来越多的机器学习、AI算法等数据分析处理技术运用于民航运输系统,致使民航运输系统呈现高度复杂、协同协作、高度自动化的运行状况。而机场网络是民航运输的基础单元,构建稳固、韧性的机场网络能够保障民航运输系统的安全与高效的运行。从韧性的视角出发,运用复杂网络理论分析突发事件下机场网络的抗毁性、恢复性及韧性,对提高机场网络韧性能力,提升机场网络结构稳固程度,保障机场网络在突发事件下正常运行水平具有重要的意义。因此,本文通过构建机场网络韧性评估体系框架,分析新冠疫情等全球性突发事件下的机场网络性能与韧性变化问题。首先通过识别不同攻击策略下的网络损失拟合曲线的拐点,构建机场网络抗毁性评估模型,然后,对机场网络恢复性及韧性影响因素进行深入研究,构建了机场网络韧性评估模型,最后,利用多层交通网络模型对机场网络韧性能力提升的影响进行研究。本文的主要研究内容有:1.针对新冠疫情下中国机场网络抗毁性分析问题,提出加权机场网络抗毁性定量评估模型。首先,利用复杂网络静态指标分别对2019年与2020年机场网络分析。然后通过随机森林特征关联程度结果,将网络静态指标与实际运行指标进行加权,构建加权机场网络。最后通过拟合不同攻击策略下加权网络指标损失曲线,并识别其拐点,定量评估机场网络抗毁性。仿真结果表明,2020年中国机场网络结构受疫情冲击变化不明显;中国机场网络抗毁性较差,抗毁性拐点攻击比例为8.6%,拐点之后,网络效率与最大连通子图损失速率加快,网络瘫痪;2.针对突发事件下机场网络韧性评估问题,提出机场网络韧性评估模型。首先,构建二维评估指标,提高机场网络性能评估指标精度;然后,结合网络效率损失与严格指数,构建机场网络韧性评估模型,对比分析了不同国家/地区采取不同的疫情防控措施对机场网络恢复与韧性水平的区别。研究结果表明,在新冠疫情全球爆发时期,中国、美国、欧洲机场网络拓扑结构变化不大,其中美国和欧洲机场由于关闭/取消航线较多导致机场网络性能损失程度较大;在后疫情恢复时期,疫情防控措施越严格,疫情防控措施响应越快,机场网络性能在疫情发生后的前期恢复最快,然而持续的严格疫情防控措施会导致机场网络性能较明显的波动,不能完全稳定的恢复至疫情发生前;3.针对机场网络韧性提升问题,本文提出了构建多层交通网络、多式联运的综合立体交通运输系统的提升方法。首先,根据交通网络层的关系,建立具有层间、层内关系矩阵的多层交通网络模型,并通过多层网络评估指标构建多层交通网络评估模型,将交通网络中城市进行分类;然后通过多层网络聚类系数、多层网络效率等多重网络抗毁性指标,评估不同类型交通网络的抗毁性与韧性水平。最后以中国西南区域立体交通网络为例进行了评估,并验证韧性提升方法的有效性。

关键词：复杂网络加权机场网络机场网络韧性韧性提升

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大坝风险分析研究述评与展望

水利建设与管理 2024年第7期44卷 1-9,37页

作者：孙向军河海大学土木与交通学院江苏南京210024 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

全球气候及国际局势环境的变化,对大坝安全构成了新的挑战。近年来大量学者就大坝风险分析及管理开展了一系列研究。目前,大坝风险研究以中小型坝为主,对溃坝失事风险研究最多;大坝风险识别主要是依赖专家经验的定性评估方法;在失事后... 详细信息

全球气候及国际局势环境的变化,对大坝安全构成了新的挑战。近年来大量学者就大坝风险分析及管理开展了一系列研究。目前,大坝风险研究以中小型坝为主,对溃坝失事风险研究最多;大坝风险识别主要是依赖专家经验的定性评估方法;在失事后果评估方面,集中于溃坝事件的生命损失估算;大坝风险分析多提前假定不确定性随机变量的分布型式,并多以失事概率描述风险的不确定性。基于风险与韧性的内涵关系及当前防灾减灾领域的新趋势,大坝风险研究亟须迈入大坝韧性研究,大坝韧性分析是大坝风险分析的延伸与拓展。基于土石坝韧性特点,笔者大胆构思了“土石坝韧性时空演化分析及韧性提升”的初步研究框架,并介绍了可采用的数学工具。

关键词：文献计量不确定性分析动力系统韧性提升

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老旧住区入口空间韧性评价及提升策略研究——以南京市为例

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老旧住区入口空间韧性评价及提升策略研究——以南京市为例

作者：林诗怡东南大学

学位级别：硕士

入口空间作为老旧住区的咽喉是住区更新中以点带面的关键节点,在住区中发挥了人员管控、安全守卫、物流集散等重要功能,近年持续多频的灾害干扰证明了“守住口”对特殊时期网格化管理的重要意义。首先,本文将韧性理论引入老旧住区入口... 详细信息

入口空间作为老旧住区的咽喉是住区更新中以点带面的关键节点,在住区中发挥了人员管控、安全守卫、物流集散等重要功能,近年持续多频的灾害干扰证明了“守住口”对特殊时期网格化管理的重要意义。首先,本文将韧性理论引入老旧住区入口空间更新中,指出韧性理论凭借其自身动态灵活的优势,能够满足老旧住区入口空间防灾治理的需求。在此基础上,采用系统性文献研究、实地调研、专家复选与评价三种方式,筛选确定影响老旧住区入口空间韧性的指标,通过德尔菲法和层次分析法对各指标进行权重赋值,构建老旧住区入口空间韧性评价体系。随后,选取南京市有代表性的老旧住区入口空间进行韧性评价体系的验证,通过实地调研获取相关数据,以此为依据进行指标的模糊评价打分,对韧性评价结果进行比较分析。最后,以前文评价结果为依据,通过对相关实践项目的分析归纳,总结出老旧住区入口空间韧性提升的功能策略、空间策略和实施策略,试图在空间功能和实施建造两个维度,为老旧住区入口空间未来的发展带来新的思考和启发。全文约70000字,图表206例。

关键词：老旧住区入口空间韧性评价韧性提升

电力信息物理系统韧性的概念与提升策略研究进展

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电力系统保护与控制 2023年第14期51卷 169-187页

作者：龚立王先培田猛李晓旭朱紫阳武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问... 详细信息

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问题。首先,设计了电力信息物理系统的框架,定义了电力信息物理系统韧性概念的特点并分析韧性的意义。其次,基于信息流动路径的传输原理介绍通信技术的特点和发展趋势,并根据信息网络特点分析不同极端事件对韧性的影响。再次,归纳了电力信息物理系统联合仿真方法。然后,总结了各层次网络韧性提升策略的研究进展,探讨了卫星通信、无人机通信等应急通信技术的可行性。最后,阐述电力信息物理系统韧性研究未来面临的挑战。

关键词：电力信息物理系统信息网络通信影响韧性提升

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泥石流作用下道路结构韧性分析及提升

吉林大学学报（工学版） 2023年第6期53卷 1773-1781页

作者：薛志佳王召阳张久鹏晏长根许子凯张英立黄晓明马涛长安大学公路学院西安710064 东南大学交通学院南京211189

针对道路结构抗灾韧性研究的不足,提出了泥石流冲击和淤埋作用下的道路结构性能响应函数,通过分析泥石流防治特征和道路结构韧性特征对其进行求解,并用泥石流作用后道路结构性能的累积损失程度表征其安全韧性,构建了道路结构安全韧性理... 详细信息

针对道路结构抗灾韧性研究的不足,提出了泥石流冲击和淤埋作用下的道路结构性能响应函数,通过分析泥石流防治特征和道路结构韧性特征对其进行求解,并用泥石流作用后道路结构性能的累积损失程度表征其安全韧性,构建了道路结构安全韧性理论模型。以甘肃省沙湾镇水峪沟泥石流为例,分析了水峪沟国道394 km+800 m处道路结构在自我恢复、灾中采取抵御措施、灾后应急处理3种情况下的韧性曲线和安全韧性。结果表明:未采取任何措施时,道路结构安全韧性值仅为63.92%;而对泥石流灾害采取应急处理后,道路结构应对灾害的能力提升至81.98%;对泥石流采取抵御措施后,道路结构应对灾害的能力进一步提升至85.76%,韧性得到了明显提升。本文研究成果量化了泥石流作用下道路结构的抵抗力和恢复力,可为提升泥石流作用下的道路结构韧性提供决策依据。

关键词：交通运输系统工程道路结构韧性提升泥石流灾害抵御措施

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变电站系统抗震韧性量化评估方法

土木工程学报 2023年第12期56卷 71-81,109页

作者：梁黄彬谢强同济大学上海200092

变电站的抗震韧性对电力系统抵御地震风险和震后功能恢复具有重要影响。为研究变电站系统抗震韧性,针对变电站系统的功能和结构特点,提出一个基于网络连通性模型的抗震韧性量化评估方法,通过连接矩阵技术基于各设备单元的拓扑连接关系... 详细信息

变电站的抗震韧性对电力系统抵御地震风险和震后功能恢复具有重要影响。为研究变电站系统抗震韧性,针对变电站系统的功能和结构特点,提出一个基于网络连通性模型的抗震韧性量化评估方法,通过连接矩阵技术基于各设备单元的拓扑连接关系建立变电站的网络连通性模型进行系统分析,基于设备层面的地震易损性模型和所需修复时间,以及修复人员的数量和修复次序,能够综合考虑系统功能损失阶段和功能恢复阶段的不确定性以及抢修资源限制和分配的影响,利用蒙特卡洛模拟法获得变电站功能的期望轨迹曲线,实现变电站系统抗震韧性的量化评估。通过该方法对某一实际变电站进行抗震韧性评估,并对不同的抗震韧性提升策略进行量化和对比,验证该评估方法的应用前景。

关键词：变电站系统连接矩阵抗震韧性韧性提升蒙特卡洛模拟

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计及冰灾影响的电力系统韧性评估与提升方法

电力系统及其自动化学报 2021年第8期33卷 116-122页

作者：郭伟安佳坤贺春光杨书强胡诗尧范文奕国网河北省电力有限公司经济技术研究院石家庄050021

随着全球气候的变化和极端天气事件的频发,给电力系统的安全运行带来了极大挑战。为了评估和提升电力系统对此类灾害的抵抗能力,提出了计及冰灾影响的电力系统韧性评估方法,建立了一系列包含系统级及元件级的实用韧性量化指标,从系统及... 详细信息

随着全球气候的变化和极端天气事件的频发,给电力系统的安全运行带来了极大挑战。为了评估和提升电力系统对此类灾害的抵抗能力,提出了计及冰灾影响的电力系统韧性评估方法,建立了一系列包含系统级及元件级的实用韧性量化指标,从系统及元件层面上量化冰灾对电力系统的影响。在此基础上,结合冰灾的特性,提出了一种包含整个冰灾过程的电力系统韧性提升策略,分别从灾前、灾中2个时段定位系统的薄弱环节,并进行冰灾下的电力系统韧性提升。最后在IEEE RTS-79测试系统中,验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：冰灾电力系统韧性评估韧性提升