Villamosenergia-hálózatok mint komplex hálózatok


Villamosenergia-hálózatok mint komplex hálózatok
A négy időszak fejlesztései, melyek eredményeként a magyar villamosenergia-hálózat klaszterezési együtthatója érdemben nőtt. Az új összeköttetések döntően 220 és 400 kV-os távvezetékek voltak, amelyek hálószerű topológiát alkottak a 120 kV-os hálózattal. Forrás: ELKH Energiatudományi Kutatóközpont
Olvasási idő: 2 perc

Komplex hálózatokra jellemző tulajdonságokat mutattak ki az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) kutatói a villamosenergia-hálózatokban.

Az EK munkatársai és kutatói, Hartmann Bálint és Sugár Viktória a világon elsőként állítottak össze a kisvilág-tulajdonságok vizsgálatára alkalmas részletes adatbázist a magyar villamosenergia-rendszer 1949 és 2019 közötti adatainak felhasználásával. A kisvilág-tulajdonságok összefüggenek az egyes villamoshálózatok támadásokkal – például kibertámadásokkal vagy távvezetékek elleni terrortámadásokkal – szemben mutatott ellenállóképességével.

A valós rendszereket leképező komplex hálózatok vizsgálata a hálózattudomány igen aktív területe. Azonban a villamosenergia-hálózatok fejlődése mostanáig viszonylag kevés figyelmet kapott. A kisvilág-tulajdonság ma használt fogalmát Duncan J. Watts és Steven Strogatz vezette be.  Olyan hálózatokat jellemeznek vele, amelyekben az egyes csomópontok kevés szomszéddal rendelkeznek, de a tetszőleges, két csúcspont közötti átlagos távolság ennek ellenére kicsi. Ilyen rendszer például az internet, a repülőgép-útvonalak alkotta térkép vagy a neuronok hálózata is.

A skálafüggetlenség fogalma a Barabási–Albert-modell (1999) megalkotásával nyert értelmet.

Lényege, hogy a hálózat csomópontjainak fokszámeloszlása hatványfüggvényt követ. A fogalom definíciójának helyességét Watts és Strogatz, valamint Barabási Albert László és Albert Réka is tesztelte az Egyesült Államok nyugati parti szinkronrendszerének (WECC) hálózatán. Ám az azóta eltelt húsz évben a terület kutatói számos alkalommal megkérdőjelezték, hogy az általuk megfogalmazottak más villamosenergia-rendszerekre is teljesülnek-e. Az ezzel kapcsolatos kutatómunka közös tulajdonsága az volt, hogy a vizsgált hálózatokat egyetlen „pillanatképpel” jellemezték, figyelmen kívül hagyva a hálózatfejlesztés hatásait.

Az EK kutatóinak legfrissebb eredményei rámutattak arra, hogy bár az elmúlt hetven évben a magyarországi villamosenergia-hálózat mérete körülbelül huszonötszörösére nőtt, a topológiai jellemzők értékei az 1970-es évek eleje óta érdemben nem változtak. A kezdeti, 1949-1969 közötti fejlődési szakaszt a 220 kilovoltos feszültségszint megjelenése jól azonosíthatóan lezárta. Ez a korábbi 120 kV-os topológia távolabbi pontjait összekötve biztosította a kisvilág-tulajdonság feltételeit. A kisvilág-tulajdonságot döntően befolyásoló klaszterezési együttható a vizsgált időintervallumban négy alkalommal mutatott látványos emelkedést. Ezek mindegyike egyértelműen összefüggésbe hozható az adott időszakban végzett átviteli hálózati fejlesztésekkel. Az eredmények alapján a kutatók úgy gondolják, hogy a korábban általánosan elfogadottnak tekintett kisvilág-tulajdonság megjelenésének előfeltétele, hogy az adott hálózat több feszültségszinttel is rendelkezzen.

Mind a kisvilág-tulajdonság megléte, mind pedig a skálafüggetlenség alapvetően összefügg egy adott topológia erősségével, vagyis a támadásokkal szemben mutatott ellenállóképességével.

A kisvilág-tulajdonságú hálózatoknak magas a klaszterezettsége. Azaz a hálózatot leképező gráf adott csomópontjának szomszédai nagy valószínűséggel egymásnak is szomszédai. Így egyetlen elem véletlenszerű kiesése nem képes a hálózati topológiát – és így az ellátást – érdemben rontani. Ha viszont célzott támadás történik – például a legnagyobb fokszámú csomópontot távolítják el –, akár kaszkádösszeomlást is elő lehet idézni. A bemutatott eredmények jól hasznosíthatók a hálózatfejlesztés során, amely Európában évente 7,3–13,2 milliárd euróval járul hozzá a társadalmi jóléthez, 1,7 millió embernek biztosítva munkát.



Previous Van kis tó a kertedben? Segíts!
Next A zsarolóvírus, vagyis a ransomware

No Comment

Leave a reply

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük