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Un modello per la propagazione dei guasti nelle reti elettriche

Fonte: Le Scienze

La propagazione a cascata dei guasti più gravi

nelle reti di distribuzione di energia elettrica può

essere riprodotta grazie a un modello al computer

e a un algoritmo di previsione, che potrebbe essere

molto utile nelle situazioni critiche reali(red)

computer sciencetecnologia

Nel progettare grandi sistemi a rete, come la

distribuzione dell'elettricità o i collegamenti dei voli

aerei, gli ingegneri adottano misure che ne permettono

il funzionamento anche nel caso in cui un piccolo

numero di elementi sperimenti un guasto.

Eppure esistono eventi molto più rari in cui un

guasto si può ripercuotere a cascata su gran

parte della rete, compromettendone il corretto

funzionamento.

Finora, la dinamica di questi malfunzionamenti

maggiori è sfuggita a ogni comprensione e soprat-

tutto a ogni previsione.

Ma presto le cose potrebbero cambiare, grazie

a uno studio pubblicato su "Physical Review Letters

" da Takashi Nishikawa e colleghi della Northwestern

University a Evanston, in Illinois.

Gli autori hanno elaborato un modello al computer

che riproduce egregiamente la propagazione dei guasti

a cascata e, grazie a un algoritmo, è in grado anche di

fare previsioni a riguardo, risultando potenzialmente

utile nelle situazioni reali.

Il gruppo ha analizzato i dati relativi a tre anni di

funzionamento e guasti della rete elettrica del Texas.

Il punto cruciale dello studio è la dimostrazione che

le linee di trasmissione dell'elettricità non si guastano

casualmente, in modo indipendente le une dalle

altre, perché nelle cascate di guasti di maggiori

dimensioni ci sono importanti sottoinsiemi della

rete che si rompono insieme.

Si tratta di coppie di componenti definiti "co-suscettibili"

che spesso non sono neppure in contatto.

Semplicemente, un guasto di una linea elettrica

fa sì che la corrente venga reindirizzata, finendo

per sovraccaricare una linea elettrica situata lontano.

Secondo gli autori, l'identificazione dei gruppi di

elementi co-suscettibili è una strada fondamentale

per la comprensione dei meccanismi con cui avvengono

i guasti a cascata.

Tuttavia, identificare questi gruppi in grandi insiemi

di dati raccolti nei guasti verificatisi in passato

richiede una capacità di calcolo non indifferente.

Nishikawa e colleghi hanno calcolato la distribuzione

delle dimensioni delle cascate di guasti, per poi

selezionarne 5000 di queste cascate iniziate dal

guasto di pochi elementi.

Analizzando i dati hanno identificato i cluster

co-suscettibili, di cui molti coinvolgevano più di sei

singole linee elettriche.

Una volta identificati questi cluster, gli autori hanno

riprodotto le cascate di guasti non nel network fisico

originale, ma in un network astratto più semplice,

costituito da gruppi co-suscettibili, grazie a cui hanno

trovato l'algoritmo in grado di riprodurne la dinamica.

Una volta ritornati sulla base di dati reale e completa,

l'algoritmo ha dimostrato di poter riprodurre la

distribuzione completa delle cascate: l'accordo tra

simulazione e realtà dimostra che la dinamica delle

cascate dipende quasi interamente dall'evoluzione

di un semplice scheletro di gruppi co-suscettibili.

Secondo Adilson Motter, che ha partecipato alla

ricerca, questo nuovo metodo potrebbe anche

essere usato per stimare le probabilità che

avvengano le cascate peggiori.

"Per esempio, ci possiamo chiedere:

'Qual è la probabilità che si verifichi una cascata

di dimensioni doppie rispetto a quelle della più

grande cascata mai osservata?'", ha spiegato Motter.

"Il nostro approccio permette di fare previsioni oltre

quanto è concesso dall'analisi dei dati storici, e

naturalmente le cascate di maggiori dimensioni

sono quelle che interessano di più."