一种多输入-多输出系统的抗震韧性分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多输入

【技术实现步骤摘要】
一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法


[0001]本专利技术涉及抗震韧性定量分析
，特别是涉及一种基于状态树的多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法。

技术介绍

[0002]抗震韧性是描述系统遭受地震时抵抗地震、从地震中恢复并适应的能力，通常以系统功能随时间的变化曲线进行量化。目前针对具有多输入多输出特点的复杂系统的分析方法多集中于系统失效概率的分析，常用的分析方法包括二分试验法、故障树方法、故障树/事件树方法、成功路径方法，但尚没有准确的抗震韧性量化分析方法。
[0003]基于此，亟需一种能够对多输入
‑
多输出系统的抗震韧性进行定量分析的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法，基于状态树模型对系统的抗震韧性进行定量分析。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法，所述分析方法包括：
[0007]根据系统中各个部件的关联关系建立状态树模型；
[0008]在预设工程需求参数下，根据所述状态树模型，采用蒙特卡洛模拟方法计算地震后系统的系统功能状态；所述预设工程需求参数为地震动强度表征参数；
[0009]按照预设修复顺序对所述地震后系统进行修复，每修复一个损坏部件则将所述状态树模型中已修复部件的功能状态更新为100％，其余部件的功能状态保持不变，基于更新后的状态树模型计算一次系统功能状态，并将所述更新后的状态树模型作为下一次修复中的状态树模型，直至所有所述损坏部件均已被修复，并根据所述地震后系统的系统功能状态和修复过程中的系统功能状态绘制系统功能恢复曲线；所述系统功能恢复曲线为所述系统功能状态随时间的变化曲线。
[0010]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0011]本专利技术用于提供一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法，先根据系统中各个部件的关联关系建立状态树模型，并在预设工程需求参数下，根据状态树模型，采用蒙特卡洛模拟方法计算地震后系统的系统功能状态，得到地震发生时刻的系统功能状态，然后按照预设修复顺序对地震后系统进行修复，每修复一个损坏部件则将状态树模型中已修复部件的功能状态更新为100％，其余部件的功能状态保持不变，基于更新后的状态树模型计算一次系统功能状态，直至所有损坏部件均已被修复，并根据地震后系统的系统功能状态和修复过程中的系统功能状态绘制系统功能恢复曲线，进而基于预设修复顺序，通过逐步修改部件功能状态的方式更新状态树模型，能够模拟震损系统恢复的全过程，并将恢复过程采用所绘制的系统功能恢复曲线加以体现，进而能够对系统的抗震韧性进行量化分析。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术实施例1所提供的分析方法的方法流程图；
[0014]图2为本专利技术实施例1所提供的多输入
‑
多输出系统的示例图；
[0015]图3为本专利技术实施例1所提供的状态树模型的示意图；
[0016]图4为本专利技术实施例1所提供的计算系统功能状态所用方法的方法流程图；
[0017]图5为本专利技术实施例1所提供的易损性曲线的示意图；
[0018]图6为本专利技术实施例1所提供的损伤状态划分示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例1所提供的状态树模型的计算过程示意图；
[0020]图8为本专利技术实施例1所提供的系统功能恢复曲线的示意图；
[0021]图9为本专利技术实施例1所提供的随机修复或者固定顺序修复对应的流程图；
[0022]图10为本专利技术实施例1所提供的局部最优修复对应的流程图；
[0023]图11为本专利技术实施例1所提供的全局最优修复对应的流程图；
[0024]图12为本专利技术实施例1所提供的四种修复顺序对应的系统功能恢复曲线示意图；
[0025]图13为本专利技术实施例1所提供的分析方法的详细流程图；
[0026]图14为本专利技术实施例1所提供的变电站系统的设置示意图；
[0027]图15为本专利技术实施例1所提供的变电站系统的电能传输过程示意图；
[0028]图16为本专利技术实施例1所提供的220kV进线单元、220kV母线单元的电气布置图；
[0029]图17为本专利技术实施例1所提供的220kV母线单元的故障树示意图；
[0030]图18为本专利技术实施例1所提供的出线1所对应成功路径的示意图；
[0031]图19为本专利技术实施例1所提供的变电站系统的状态树模型示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的目的是提供一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法，基于状态树模型对系统的抗震韧性进行定量分析。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]实施例1：
[0036]目前在对系统失效概率进行分析时，常用的分析方法包括二分试验法、故障树方法、故障树/事件树方法、成功路径方法。1、二分试验法概念清楚，应用简单，然而，该方法具有以下缺点：1)系统状态的数量为2
m
，其随着部件数量增加而急剧增加；2)每一个系统状态的“状态”很难进行评估，系统失效概率公式中参与求和的项很难判断。2、故障树方法通过
确定最小割集计算系统失效概率，计算量小于二分试验法。然而对于复杂系统而言，该方法的计算量仍然过大，通过数学手段进一步简化与近似是可行的，但这么做往往会丧失物理含义或者准确性。更重要的是，系统各个部件之间不独立时，最小割集的失效概率和它们的交集的失效概率往往难以计算，反而增加了计算量。3、故障树/事件树方法实际上是前述两种方法的结合，因而更为简单。然而，这样的方法仍然存在一定问题：1)对于复杂系统而言，往往很难通过一个故障树模型对系统进行完整描述；2)事件树仍然会产生许多后果序列，需要计算每一个感兴趣的后果(比如失效)序列的概率；3)复杂系统往往存在共享构件，计算子系统概率时必须考虑它们之间的相关性，增加了计算难度。4、成功路径方法的核心是找到一条或多条成功路径，如果成功路径中的所有部件保持运行，系统功能可以实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多输入
‑
多输出系统的抗震韧性分析方法，其特征在于，所述分析方法包括：根据系统中各个部件的关联关系建立状态树模型；在预设工程需求参数下，根据所述状态树模型，采用蒙特卡洛模拟方法计算地震后系统的系统功能状态；所述预设工程需求参数为地震动强度表征参数；按照预设修复顺序对所述地震后系统进行修复，每修复一个损坏部件则将所述状态树模型中已修复部件的功能状态更新为100％，其余部件的功能状态保持不变，基于更新后的状态树模型计算一次系统功能状态，并将所述更新后的状态树模型作为下一次修复中的状态树模型，直至所有所述损坏部件均已被修复，并根据所述地震后系统的系统功能状态和修复过程中的系统功能状态绘制系统功能恢复曲线；所述系统功能恢复曲线为所述系统功能状态随时间的变化曲线。2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述根据系统中各个部件的关联关系建立状态树模型具体包括：按照部件功能将系统中各个部件划分为多种功能单元；所述功能单元包括输入单元、N个生产单元和输出单元；N大于或等于1；根据系统中各个功能单元的关联关系确定成功路径；所述成功路径定义为从所述输入单元能够到所述输出单元的路径；所述成功路径的数量与所述输出单元的数量相同；将每一所述成功路径上的输入单元确定为最底层级的节点，将第n虚拟事件以及第n生产单元确定为第n中间层级的节点，n＝1，2，...N；将第N+1虚拟事件以及所述输出单元确定为第N+1中间层级的节点，将第N+2虚拟事件确定为第N+2中间层级的节点，将系统功能状态确定为最顶层级的节点，按照各节点之间的关联关系进行层级连接，构建状态树模型；所述第n虚拟事件为其下一层级的节点的父节点；所述第N+1虚拟事件为所述第N中间层级的节点的父节点；所述第N+2虚拟事件为所述第N+1中间层级的节点的父节点；所述系统功能状态为所述第N+2中间层级的节点的父节点。3.根据权利要求2所述的分析方法，其特征在于，所述在预设工程需求参数下，根据所述状态树模型，采用蒙特卡洛模拟方法计算地震后系统的系统功能状态具体包括：随机为系统中的每一个部件生成一个在0
‑
1之间的随机数；在预设工程需求参数下，根据所述随机数和所述部件的易损性曲线确定每一所述部件的损伤状态；基于损伤状态与功能状态之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉超，王涛，尚庆学，罗清宇，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：