空间地震动场中城市供水-电力耦合系统抗震可靠性评估OA

历史震害表明,地震作用下供水系统和电力系统的元件容易产生大面积的破坏,进而影响其震后服务性能。国内外学者针对供水系统、供电系统、耦合水-电系统开展了有效研究,但大多以地震动强度参数和元件易损性的随机性作为耦合系统的分析因素,未考虑空间地震动场对耦合水-电系统的影响以及耦合建模方式对系统的影响。为评估城市供水-电力耦合系统(以下称耦合水-电系统)的抗震性能,基于空间地震动场和系统元件的地震易损性模型,提出了地震作用下耦合水-电系统可靠性评估方法。根据地震动参数衰减关系,计算空间不同位置处的地震动参数,并结合系统元件的易损性模型计算发电厂、变电站、水处理厂和供水管道的破坏概率。采用Monte Carlo模拟得到系统元件地震破坏样本,进行元件破坏情景下的供水-电力系统连通可靠性评估,进而得到系统抗震连通可靠性。为考虑电力系统破坏对供水系统的耦合影响,根据向水厂供电的电力节点的震后连通性,判别震后供水厂源点的状态,进而分析供水系统连通可靠性。以IEEE30节点电力系统和29节点供水系统为例,对该评估框架进行了讨论分析。结果表明:耦合水-电系统的可靠性受系统拓扑结构和耦合关系的影响显著,考虑耦合关系后,供水系统震后连通可靠性下降了63%。相较于一致地震动参数,考虑地震动参数的空间分布特征及其耦合影响后,供水系统的连通可靠性可达到0.22。该研究结果对指导供水系统和电力系统的布设选址和方案优化具有一定参考价值。