城市电网-水网关联脆弱性研究

• 作 者: 施晶晶
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 基础设施 关联关系 建模仿真 脆弱性评估

基础设施网络包括交通运输、燃气、电力、和供水等基础设施,他们相互关联并为城市正常运转提供最基本和最重要的物质保障。伴随技术进步和经济发展,城市规模扩大导致基础设施网络变得越来越复杂,网络间的联系和依赖程度随之急剧增加。网络间的相互关联虽然能提高网络的整体效率,但却使其在面对各种安全威胁的条件下变得更加脆弱。针对这种由网络间依赖关系导致的基础设施网络的脆弱性,本文以供电-供水关联网络为研究对象,提出了一种基础设施网络间关联关系脆弱性评估方法。首先,本文基于复杂网络理论,提出了供电网络和供水网络的拓扑结构抽象规则,将现实世界中复杂的电网和水网抽象成简单的网络拓扑结构模型。在网络拓扑结构模型的基础上,根据电网和水网的正常运转条件构建基于功能电网-水网关联网络模型。提出了在该模型下电网和水网的结构效率和功能效率度量方式,并重新定义了网络脆弱性和网络重要节点。其次,以国内某城市的电网-水网关联网络为例,通过仿真实验从网络脆弱性和网络重要节点两个方面研究水网与电网间的关联关系对整个基础设施网络的影响。分析了水网与电网间的关联关系对电网、水网的影响以及整个基础设施网络脆弱性的变化,以及关联关系对网络重要节点排序的影响。最后,为了降低供电-供水关联网络的功能脆弱性,提出两种理论上可行的关联基础设施网络改进策略,包括节点容量调整策略和关联强度调整策略。通过比较采用改进措施前后供电-供水关联网络脆弱性的变化验证两种调整策略的有效性。