[发明专利]一种基于蒙特卡洛模拟的变电站系统抗震韧性量化评估方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛模拟的变电站系统抗震韧性量化评估方法，其特征在于，实现步骤如下：

步骤一：定义变电站系统剩余功能的归一化评价指标为震后能够正常输出的线路数量与原来总输出线路数量的比值；

步骤二：根据变电站中各电气设备的布置情况和功能逻辑关系在Simulink平台建立变电站系统的有向图逻辑模型；各设备之间相互独立，每个设备只有工作和失效两种状态，分别用“1”和“0”表示，并且不考虑设备间连接导线和金具的破坏；

步骤三：以地面运动峰值加速度PGA作为地震动强度表征参数，各设备的失效概率与地震动强度表征参数之间的函数关系假设服从中值为μ，对数标准差为β的对数正态累积分布：确定变电站中各电气设备的地震易损性曲线参数并写入到建立的变电站系统的有向图逻辑模型中；

步骤四：确定地震动的强度表征参数的取值范围；

步骤五：开始变电站系统地震易损性分析的蒙特卡洛模拟循环，在每次模拟中逐个电气设备产生0到1区间均匀分布的随机数rand并与该设备在当前地震动强度表征参数下的失效概率P(PGA)对比来判断各个设备的工作状态：如果rand大于P(PGA)，则输出1，反之输出0，并记录；

步骤六：根据各设备的工作状态和建立的变电站系统有向图逻辑模型分析得到各电气间隔的工作状态，将步骤五中判断得到的设备工作状态与设备前序输入通过逻辑“与”的逻辑关系判断得到设备在变电站中的工作状态；进一步综合考虑变电站系统冗余度决定最终能够输出的线路数量，即得到该次蒙特卡洛模拟中变电站系统的剩余功能状态F_ratio，并记录；

步骤七：对应每个地震动强度表征参数的取值，将上述模拟过程重复n次，并记录每一次模拟中变电站中各设备的工作状态和变电站系统的剩余功能状态，为后续功能恢复时间的计算提供依据，结束变电站系统地震易损性分析的蒙特卡洛模拟循环；

步骤八：定义变电站系统的韧性评估指标Res为其功能损失面积，功能损失阶段函数简化为无时间间隔的下降直线，忽略了损坏设备精准诊断和所需时间的影响，不考虑功能曲线平台段，功能恢复阶段函数简化为一条斜向上直线，经过简化，定义的韧性评估指标的计算表示为变电站系统剩余功能与对应最短总恢复时间的乘积形式；

步骤九：定义各设备故障修复时间服从的概率分布和对应参数；

步骤十：开始变电站系统抗震韧性评估的蒙特卡洛模拟循环，在每次模拟中，逐个电气设备按照预先定义的故障修复时间概率分布产生对应修复时间的随机数，综合考虑变电站系统冗余度确定变电站的最短总恢复时间T_restore；

步骤十一：在每次模拟中，根据变电站系统的剩余功能和最短总恢复时间计算得到变电站系统的韧性评估指标，

步骤十二：对应每个地震动强度表征参数的取值，将上述模拟过程重复n次以充分考虑变电站系统出现不同剩余功能状态的情况，并将计算得到的所有韧性评估指标进行累加求平均；

步骤十三：为了考虑变电站系统功能总恢复时间的不确定性，将上述变电站系统抗震韧性评估的蒙特卡洛模拟循环重复l次，统计得到不同PGA输入下变电站系统抗震韧性评价指标的均值和标准差，实现变电站系统抗震韧性的量化评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的变电站系统抗震韧性量化评估方法，其特征在于：在利用变电站系统有向图逻辑模型进行系统分析时，箭头代表电流流向，即各设备进行功能逻辑判断的顺序；最终输出的线路输出“1”代表该线路正常，输出“0”代表该线路故障；同时需要充分考虑变电站系统在电气功能方面的冗余性以确定变电站系统最终能够正常输出的线路数量与原输出线路总数的比值：1)每条输入线路的输电容量与每条输出线路输电容量之间的关系；2)单台变压器以不超过70％极限电容量的负荷运行。

3.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的变电站系统抗震韧性量化评估方法，其特征在于：假设各设备故障修复时间均服从正态分布，但不同设备实际对应的正态分布参数不同。