ارائه چارچوب مفهومی جامع برای شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت

در سال‌های اخیر، رخدادهای شدید (فجایع) طبیعی و انسانی با فراوانی پایین و تاثیر بالا بر سیستم‌های قدرت، به طور جدی مورد توجه قرار گرفته‌اند. یک سیستم قدرت باید تاب‌آور باشد، یعنی توانایی مقابله با رخدادهای شدید، سازگاری با آنها و بازیابی از شرایط بعد از وقوع آنها را داشته باشد. شاخص‌های تاب‌آوری، ابزارهایی برای اندازه‌گیری سطح تاب‌آوری سیستم قدرت هستند که برای تحلیل هزینه فایده تاب‌آوری در حوزه‌های برنامه‌ریزی و بهره‌برداری به کار می‌روند. در ادبیات سیستم‌های قدرت، شاخص‌های تاب‌آوری متعددی ارائه شده‌اند؛ اما تاکنون چارچوب مفهومی جامعی در مورد انواع مختلف شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت ارائه نشده است و چارچوب‌های موجود نیز دارای ایرادهای اساسی هستند. در این مقاله، پس از معرفی و نقد چارچوب‌های موجود، چارچوب مفهومی جدیدی پیشنهاد شده است که می‌تواند انواع مختلف شاخص‌های تاب‌آوری سیستم‌های قدرت را به طور جامع توصیف و طبقه‌بندی کند. به منظور صحت‌سنجی جامعیت و کاربردی بودن چارچوب پیشنهادی، ابتدا شاخص‌های تاب‌آوری موجود به گروه‌های مختلف این چارچوب تخصیص داده شده‌اند و سپس مزایای چارچوب پیشنهادی نسبت به چارچوب‌های موجود مطرح شده است. چارچوب مفهومی پیشنهادی می‌تواند توسط محققین صنعتی و دانشگاهی به منظور انتخاب مناسب‌ترین شاخص تاب‌آوری در مسائل مختلف سیستم‌های قدرت و شناسایی بخش‌هایی که نیاز به یافتن شاخص‌های جدید دارند به کار برده شود.

Building a Comprehensive Conceptual Framework for Power Systems Resilience Metrics

Recently, the frequency and severity of natural and manmade disasters (extreme events), which have a highimpact lowfrequency (HILF) property, are increased. These disasters can lead to extensive outages, damages, and costs in electric power systems. A power system must be built with ldquo;resilience rdquo; against disasters, which means its ability to withstand disasters efficiently while ensuring the least possible interruption in the supply of electricity, sustaining critical social services, and enabling a quick recovery and restoration to the normal operation state. Quantifying the power system resilience is a complicated and controversial problem. However, this is necessary for the evaluation and comparison of different resilience enhancement strategies. The resilience metrics are mathematical tools to measure the resilience level of a power system, which are normally employed for resilience costbenefit in the planning and operation domains. Numerous resilience metrics have been presented in the power system literature. However, there is a lack of a comprehensive conceptual framework regarding the different types of resilience metrics in electric power systems, and existing frameworks have essential shortcomings. In this paper, after introducing and criticizing the existing frameworks, a conceptual framework is suggested to classify different types of resilience metrics in the power system literature. In this conceptual framework, power system resilience metrics are divided into ldquo;nonperformancebased rdquo; and ldquo;performancebased rdquo; groups. The ldquo;performancebased rdquo; resilience metrics are also divided into ldquo;performance rdquo; and ldquo;consequence (outcome) rdquo; groups. The ldquo;performance rdquo; resilience metrics consist of five groups including ldquo;power rdquo;, ldquo;duration rdquo;, ldquo;frequency rdquo;, ldquo;probability rdquo; and ldquo;curve rdquo;. The ldquo;consequence (outcome) rdquo; resilience metrics consist of four groups including ldquo;economic rdquo;, ldquo;social rdquo;, ldquo;geographic rdquo; and ldquo;safety and health rdquo;. In addition, both of the ldquo;performance rdquo; and ldquo;consequence (outcome) rdquo; groups have a distinct group naming ldquo;general rdquo;. In order to verify and validate the comprehensiveness and inclusivity of the proposed conceptual framework, two actions are accomplished. Firstly, the existing power system resilience metrics are allocated to the framework rsquo;s groups. Secondly, the proposed conceptual framework is compared with the existing frameworks. These actions show that the proposed conceptual framework can cover and classify different types of power system resilience metrics in the literature, is more comprehensive comparing the existing frameworks, and lacks the essential shortcoming of those frameworks. Thus, the proposed conceptual framework is comprehensive and useful. The proposed conceptual framework can be used by academic and industrial researchers. Academic researchers can concentrate on groups that need further research to propose new resilience metrics, whereas industrial researchers can choose the appropriate resilience metric according to their needs.