一种考虑电力分配网络和通信网络耦合故障的灾前部署与灾后恢复方法 秦文龙、 陈旭明、 江赫、 钱思凡、 徐克伟、 何鹏、 孟贤、 刘乐、 康晓宁

《Electronics》：A Pre-Disaster Deployment and Post-Disaster Restoration Method Considering Coupled Failures of Power Distribution and Communication Networks Wenlong Qin, Xuming Chen, He Jiang, Sifan Qian, Kewei Xu, Peng He, Xian Meng, Le Liu and Xiaoning Kang

　　

摘要

极端的自然灾害可能会同时破坏电力分配基础设施及其支持的通信系统，从而显著降低灾后恢复能力。为了在这种耦合故障条件下提高协调恢复效率，本研究提出了一个统一的优化框架，用于灾前部署和灾后修复及服务恢复。首先，建立了一个相互依赖模型来描述电力分配网络与通信网络之间的物理和操作耦合关系。定量分析了通信中断对远程控制开关和维修人员调度的影响，揭示了通信故障如何影响恢复过程。基于这种相互依赖关系，构建了一个协调优化模型，以共同确定维修人员的路由、移动电源的分配以及关键负荷的恢复顺序。目标是在恢复期间最小化累计停电损失，从而实现多种紧急维修资源的协调分配和路由。此外，通过综合考虑灾前部署规划和灾后恢复策略，设计了一个两阶段的紧急恢复框架，将灾前准备与灾后响应相结合，以适应电力分配网络的需求。在修改后的IEEE 33节点网络物理系统中进行的案例研究表明，所提出的协调恢复策略能够在3小时内恢复约50%的关键负荷，这对于在灾难初期维持医院和紧急避难所等关键服务至关重要。该方法将总负荷损失减少了49.5%，并将恢复时间缩短了120分钟。在灾前部署方面，与启发式和随机部署策略相比，该方法分别将平均负荷削减减少了33.4%和46.5%，证明了其在提升电网韧性方面的有效性。