南方电网在地震灾害下的弹性评估与改进

电网的安全稳定运行对于经济繁荣，国家安全和公共卫生安全至关重要。然而在地震多发地区，高烈度地震的发生可能同时造成电网中的大量设施元件损坏，并导致电网内部和依赖电力供应的基础设施系统发生级联故障。因此，电网的弹性对于确保电力快速恢复和保障受灾人民电力需求至关重要。本文介绍了一种概率性的建模方法以对当前电网的弹性进行量化评估。这种方法包括地震情形生成模型，元件脆弱性模型，电网功能变化模型和元件恢复模型。综合这四个模型可以量化电网的弹性。本文应用上述方法对中国南方电网的弹性进行了评估，并提出了弹性策略以改进电网弹性。

现代社会正常运转及经济快速发展极度依赖于可靠的电力支持，电力一旦中断，银行与金融系统、交通系统、通信系统、供水系统等关键基础设施系统都将瘫痪，将对人们的正常生活产生极大影响并对整个社会造成巨额的经济损失。上世纪以来，全球范围内发生了多次重大停电事故，譬如，2012 年7 月30 日和31 日，印度北部和东部地区连续发生两次大面积停电事故，这两次停电事故覆盖了一半以上的国土，直接影响6 亿多人的生活。突如其来的断电导致交通陷入混乱，全国超过300 列火车停运，首都新德里的地铁也全部停运，造成旅客大量滞留，公路交通出现大面积拥堵。一些矿工被困井下。银行系统陷入瘫痪，一度给印度的金融交易带来障碍[1]。

引发停电事故的原因有很多，一般有电气设备老化、电力供应紧张、电厂或电网工人误操作和自然灾害等。数据统计显示有很大一部分停电事故是由自然灾害引发的，在我国2010 年的电网故障中，由自然灾害引发的有30 起，占总故障数的57% [2]，而其中影响最大的莫过于地震灾害。新中国成立以来， 国内因地震灾害导致的大面积停电事故时有发生：1) 2014 年8 月3 日云南省鲁甸发生6.5 级强震，地震造成110 KV 线路跳闸1 条，10 KV 线路跳闸15 条，35 KV 变电站停运3 座，累计造成10 个乡镇停电， 影响3.8 万户居民用电[3]；2) 2008 年5 月12 日四川省汶川发生8.0 特大地震，地震导致四川、重庆、陕西、甘肃等地110 多个县市电网不同程度受损， 其中四川电网累计有170 余座35 KV 及以上变电站、1000余条10 KV 及以上线路停运，25 座发电厂与系统解列，涉及装机容量5635 MW，停电用户累计达246万户[4]；3) 1996 年5 月3 日哈尔滨包头发生6.4 级地震，包头一电厂、二电厂3 台10 万KW 机组停机， 变电站多处设备损坏，张家营变电站母线避雷器折断落地，全站停止供电达11 个小时[5]；4) 1976 年7月28 日河北省唐山发生7.8 级大地震， 唐山地区各大发电厂悉数停止运转， 33 座35 KV 及以上变电站停