В статье, теперь опубликованной по своей природе Коммуникации, представлена аналитическая схема, который принимает во внимание основанный на событии характер цепной реакции, а также определенных сетевых динамических влияний.Международная команда ученых из Центра Advancing Electronics Дрезден (cfaed) в Дрездене TU и Институте Макса Планка Динамики и Самоорганизации в Геттингене (профессор Марк Тимм, доктор Бенджамин Шафер), Юлих Forschungszentrum (профессор июня доктор Дирк Виттот) и Лондонский университет королевы Марии (профессор Вито Латора) смогла узнать, что некоторые процессы перехода между различными государствами энергосистемы происходят на временных рамках нескольких секунд. «Они могут играть решающую роль в развитии коллективных реакций, которые могут в конечном счете привести к ‘затемнению’. В нашем исследовании мы предлагаем метод предсказания, чтобы уже определить потенциально подвергаемые опасности линии и сетевые компоненты в перспективном проектировании и, в подходящих случаях, также во время операции сетей власти. Такие динамические эффекты могли быть интегрированы в оценки степени риска сетевых операторов и системное планирование.
В целом, наши результаты подчеркивают важность динамично вызванных неудач для процессов регулирования национальных энергосистем различных европейских стран», говорит профессор Марк Тимм от Стратегического Председателя Сетевой Динамики в Дрездене TU.Главные отключения электроэнергии, которые часто затрагивают миллионы людей, вызваны комплексом и часто нелокальными взаимодействиями между многими компонентами.
В Европе, например, запланированное закрытие линии в 2006 привело к неудаче значительных частей европейской сетки и затронутый до 120 миллионов человек. Такие неблагоприятные цепные реакции могут уже расти, выключая одну линию в сети.
В поздней стадии развивается быстрое динамическое, который базируется, в частности, на автоматическом выключают устройства, которые, как на самом деле предполагается, обеспечивают безопасность сети. Это быстрое динамичный было центром исследования команды ученых. Профессор Дирк Виттот от Форшунгсзентрума Джулича объясняет причины: «В последние годы тенденция в электроэнергетическом секторе продолжилась к сильной организации сети, страны очень тесно интегрированы в европейскую сетку. Так как такие неудачи где угодно в этой сети могли затронуть нас в любое время, мы должны понять причины.
Вот почему мы были обеспокоены этими вопросами: мы можем понять, как эти быстрые процессы работают? Мы можем предсказать, какие линии могли вызвать крупномасштабное отключение электроэнергии?»«Основная идея позади архитектуры безопасности энергосистем – это: Если какая-либо часть сетки терпит неудачу, то энергосистема должна продолжить функционировать.
Сеть тогда берет новое устойчивое состояние, чтобы дать компенсацию за дефект. Вопрос того, на что похоже это государство, когда у сети есть достаточно времени, чтобы найти его, уже много раз исследовался. Для относительно кратковременного масштаба ошибочных каскадов в энергосистемах, однако, наше текущее исследование фактически новаторское», говорит Вито Латора, профессор Прикладной Математики и Глава Complex Systems and Networks Group в Лондонском университете королевы Марии.Ученые исследовали ошибочные каскады, используя комбинацию компьютерных моделирований и математических исследований простых сетевых моделей.
Статический подход был по сравнению с новым динамическим подходом, используя моделируемую сеть, в которой прерваны определенные связи. Часто более широкое динамическое представление показывает, что сеть может стать абсолютно нестабильной, даже если статический подход все еще предсказывает стабильность. В целом, более потенциальные неудачи обнаружены, и потенциальная степень неудачи более точно предсказана.
Чтобы сравнить процессы, найденные на модели с действительностью, сети линии электропередачи с реальными структурами связи были исследованы, определенно испанская, британская и французская топология. Новый аналитический метод был успешно применен к сложным и более реалистическим сетям.Кроме того, статистические исследования неудач были выполнены, используя динамический подход. Сколько линий терпит неудачу, если случайная линия затронута? «Во многих случаях эффекты небольшие, т.е. едва любые другие линии терпят неудачу.
В то же время есть несколько критических линий, которые приводят к основным неудачам. Учитывая возможные нападения (физический или виртуальный, например, хакерами) чрезвычайно важно определить и уменьшить такие критические линии. Поэтому используя динамический подход, мы разработали инструмент, который предсказывает, какие линии очень важны», описывает доктор Бенджамин Шафер от cfaed в Дрездене TU.
Наконец, первоначальные расследования на распространении каскадов в сети были выполнены. «Вместо чисто географических расстояний между различными местоположениями мы рассматриваем так называемое ‘эффективное расстояние’, которое принимает во внимание, как решительно различные части энергосистемы могут влиять друг на друга. Однако, чтобы получить лучшее понимание, дальнейшее исследование необходимо, чтобы исследовать возможность остановки таких каскадов», объясняет Шафер.