Одно стихийное бедствие может отключить электроснабжение миллионов людей. Новое исследование предполагает, что одно за другим стихийные бедствия могут нанести катастрофический ущерб, но исследование также определяет новые способы мониторинга и обслуживания электросетей.

Исследователи из Университета штата Огайо разработали модель машинного обучения для прогнозирования того, насколько восприимчивы воздушные линии электропередачи к повреждениям, когда стихийные бедствия , такие как ураганы или землетрясения, происходят в быстрой последовательности.

Неотъемлемый аспект современной инфраструктуры, стальные опоры электропередач помогают передавать электроэнергию на большие расстояния, удерживая воздушные линии электропередач далеко от земли. После серьезного повреждения сбои в этих системах могут нарушить работу сетей в затронутых сообществах, и на их устранение может уйти от нескольких недель до месяцев.

В исследовании, опубликованном в журнале Earthquake Engineering & Structural Dynamics , используется моделирование для анализа того, какое влияние предшествующее повреждение оказывает на производительность этих башен после удара второй опасности.

Их результаты показывают, что предыдущие повреждения оказывают значительное влияние на хрупкость и надежность этих сетей, если они не могут быть устранены до того, как произойдет вторая угроза, сказал Абдолла Шафиезаде, соавтор исследования и доцент кафедры гражданского, экологического и экологического права. геодезическая инженерия.

«Наша работа направлена ​​на то, чтобы ответить, возможно ли спроектировать системы и управлять ими таким образом, чтобы не только свести к минимуму их первоначальный ущерб, но и позволить им быстрее восстанавливаться», — сказал Шафиезаде.

Модель машинного обучения не только обнаружила, что сочетание землетрясения и урагана может быть особенно разрушительным для электросети, но и порядок стихийных бедствий может иметь значение. Исследователи обнаружили, что вероятность обрушения башни намного выше в случае землетрясения, за которым следует ураган, чем вероятность разрушения, когда сначала идет ураган, а за ним следует землетрясение.

Это означает, что в случае, если землетрясению предшествует ураган, общины, безусловно, пострадают, но ситуация, когда землетрясение предшествует урагану, может разрушить энергосистему региона. Такие выводы объясняют, почему исследование Шафиезаде имеет большое значение для усилий по восстановлению после аварий.

«Когда крупномасштабные энергосистемы рассредоточены по обширным географическим районам, невозможно очень тщательно осмотреть каждый их дюйм», — сказал Шафиезаде. «Прогностические модели могут помочь инженерам или организациям увидеть, какие башни имеют наибольшую вероятность отказа, и быстро принять меры для решения этих проблем в полевых условиях».

После обучения модели многочисленным сценариям команда создала «модели хрупкости», которые проверяли, как конструкции будут выдерживать различные характеристики и интенсивность природных угроз. С помощью этих симуляций исследователи пришли к выводу, что отказы башен из-за одного опасного события сильно отличаются от моделей отказов, вызванных несколькими опасными событиями. В исследовании отмечается, что многие из этих отказов произошли в опорных элементах конструкции, сегменте башни , который помогает прикрепить конструкцию к земле и предотвращает обрушение.

В целом, Шафиезаде сказал, что его исследование показывает необходимость сосредоточиться на переоценке всей философии дизайна этих сетей. Однако для выполнения такой задачи требуется гораздо большая поддержка со стороны коммунальных служб и государственных органов.

«Наша работа будет очень полезна для создания новых правил инфраструктуры в этой области», — сказал Шафиезаде. «Это вместе с другими нашими исследованиями показывает, что мы можем существенно улучшить производительность всей системы с тем же количеством ресурсов, которые мы тратим сегодня, просто оптимизировав их распределение».