可靠计算及其在电力系统中的应用

针对电力系统计算中会遇到计算机数值计算误差和电力系统数据处理造成的不确定性问题,提出了将可靠计算方法引入到电力系统的各种计算,以避免计算机浮点算法的有限精度问题及处理不确定参数所带来的难题。介绍了基于区间算法和泰勒模型的可靠计算基本原理,讨论了可靠计算在电力系统中潮流计算、时域仿真、配电系统和电力市场等领域的应用,同时也指出可靠计算的保守性问题仍是困扰其得到广泛应用的主要障碍之一。

动力系统可靠计算研究综述

在动力学数值研究领域中可靠计算的应用具有重要意义。首先介绍了动力系统可靠计算的理论基础——区间分析理论,以及相关研究中的难点,即:区间依赖与包裹效应;然后概述了非线性动力系统可靠计算当前研究状况;最后在总结上述现状的基础上对将来的研究方向进行了展望。

基于区间分析的定积分可靠计算

研究了定积分的可靠计算问题,即是根据定积分的区间包含定理,借助专业的区间运算软件,构造算法程序严格计算定积分值的包含区间首先,利用泰勒公式、区间函数的包含单调性和区间四则运算给出了被积函数在积分区间上的包含区间多项式.然后,运用区间积分理论构建了计算定积分值包含区间的数学公式,该公式由两个积分区间相同的多项式积分组成,能计算出宽度任意小的包含区间最后,根据此计算公式,借助执行向外舍入规则的区间运算软件设计编写了用于实际计算的算法程序。理论分析和数值实验均表明了文章所提算法的性能.

基于IMA-SVM的斜拉桥索力可靠度计算模型

针对大跨度斜拉桥结构可靠度分析时计算量大、计算效率低等问题,提出了一种基于改进蜉蝣算法与支持向量机(IMA-SVM)的可靠度计算模型。采用Logistic混沌映射初始化策略、非线性递减重力系数和子代高斯变异操作对标准蜉蝣算法进行改进,引入基准测试函数对比了单一策略和混合策略改进下蜉蝣算法的寻优性能,并将其用于求解支持向量机的最优参数和结构隐式功能函数的极值。研究结果表明,采用混合策略改进的蜉蝣算法收敛速度和精度得到大幅提升;IMA-SVM在测试集中的最大拟合误差仅为1.53%;IMA对大跨度斜拉桥索力可靠度隐式功能函数的求解效率较高,得到索力可靠度最小值为3.831,验证了上述算法对实际工程的适用性。

超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析

为提高超高层建筑的安全性,提出一种超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析方法。建立函数关系式,分别计算柔性桩和刚性桩的极限承载力,分析桩侧摩擦力、桩端阻力以及桩长变化参数对承载力的影响;考虑超高层建筑安全系数和土层性质,利用恒载、活载指标评估复合桩基的荷载效应,建立随机变量计算模型获得不同可靠度指标的标准差,在融合各参数指标下完成对复合桩基承载力可靠度的最终计算。经仿真证明,所提计算方法得到的计算值与实际测量值非常接近,说明该方法的分析结果准确度较高,具有一定的应用价值。

考虑套筒灌浆随机缺陷的装配式剪力墙结构可靠度评估

在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整体式剪力墙结构有限元模型。通过考虑灌浆缺陷的随机性,赋予连接接头相应缺陷程度的力学连接性能,来反映套筒灌浆中可能存在的缺陷。通过非线性有限元分析并结合概率密度演化方法(probability density evolution method,PDEM)进行了结构随机非线性反应分析和可靠度评估。结果表明:在动力作用下,结构非线性与随机性具有明显的耦合效应;缺陷的随机性会随着时间的推移,逐渐放大对结构响应的影响;在不同的安全域内,结构的整体可靠度将存在较大的差异。

基于代理模型技术的江海直达船体结构可靠性优化设计

为提高船体结构可靠性优化设计这类多参数、高维度、高非线性优化问题的效率,弥补传统船体结构确定性优化设计对影响结构安全不确定性因素考虑的欠缺,本文以一艘江海直达船为研究对象,采用BP(Back Propagation)神经网络代理模型技术,结合SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique)过采样算法增加极限状态失效面附近样本点数量,实现以较少的样本点获得较高精度的船体舱段结构极限状态代理模型,进而利用蒙特卡洛抽样模拟方法编制船体结构可靠度计算程序,在结构可靠性分析的基础上以降低船体舱段结构重量为目标,采用模拟退火优化算法开展船体结构可靠性优化设计。本文建立了一套完整有效的、基于代理模型技术的船体结构可靠性优化设计系统,有效提高了优化设计的效率,对江海直达船体结构可靠性优化设计具有指导意义。

考虑多场景下自动化设备故障的主动配电网可靠性评估

针对“双碳”目标将推动电力系统清洁能源接入与智能化配电网设备发展的情况,提出在多场景下考虑配电网自动化设备故障的主动配电网可靠性评估方法。首先,采用拉丁超立方抽样法与时间序列分割聚类算法生成场景。再基于设备健康指数理论建立多场景下的自动化设备故障模型,以及综合考虑多场景下的源-荷模型,计算孤岛的实时形成概率与该时段下自动化设备运行情况,进而对配电网可靠性进行评估,计算系统可靠性指标。最后,通过IEEE-RBTS BUS6 F4算例证明该方法与模型的有效性。

列车网络控制系统的可靠性分配方法研究

列车网络控制系统的可靠性设计与分配在权衡方案利弊、找出影响系统可靠性薄弱环节、促进设计改进等方面有非常重要的指导意义。文章从列车网络控制系统可靠性需求分析出发,研究了计算网络拓扑可靠性的理论技术,提出针对列车网络控制系统冗余架构的网络拓扑状态转移模型,并基于马尔可夫过程推导出网络拓扑可靠性计算的数学表达式;在此基础上,结合复杂度、技术发展水平、重要度、环境条件等影响因素,提出采用评分分配法进行系统部件的可靠性分配方法。最后,以实际应用项目为输入,验证了列车网络控制系统可靠性计算与分配方法。该方法有助于依据实际项目应用对网络控制系统的RAMS分配指标,设计列车网络控制系统拓扑结构,并给出RAMS设计合理性论证方法。

基于桥联模型的高可靠计算机设计

机载计算机的任务可靠性对飞机飞行安全至关重要,而提高任务可靠性的一个有效途径就是进行余度设计。文章从研究两种常用的双余度容错模型出发,将桥联模型应用于机载计算机的双余度设计。通过对工作模型的故障容错机制的分析,证明该双余度设计可有效提高机载计算机的任务可靠性,具备一定的工程实用价值。

基于GA的发输电合成系统最优可靠性计算新方法

将可靠性和经济性相结合,提出了基于总拥有费用法的发输电合成系统最优可靠性算法的总体框架,进而在概率安全性和概率充裕度综合评估基础上,将综合评估风险指标和可靠性经济评估理论相结合,建立了基于遗传算法和蒙特卡罗仿真相结合的最优可靠性计算模型和算法。算法使最终求得的各元件的最优解所对应的规划方案的总成本最小。最后对IEEE-RTS标准测试系统进行了计算,结果表明所提模型和算法是可行的。

机械系统相关性可靠度计算的Copula新理论

从零件失效相关结构角度,提出机械系统相关性可靠度计算研究的新理论方法。既给出了系统可靠度静态和动态的Copula计算模型,该模型用多重差分运算替代了传统可靠度计算的多重积分运算,简化了计算;同时,又解决了相关性强弱程度的确定问题,保证了精度。Copula理论验证了可靠度随相关参数动态变化的界限连续性,并给出相关程度参数的估计方法。最后,通过车辆抗侧滚刚度系统的实例计算,说明该理论方法的可行性、有效性。

可靠性计算中加快蒙特卡罗仿真收敛速度的方法

针对电力系统概率分析中蒙特卡罗仿真效率不高的问题 ,考虑到大型发输电组合电力系统可靠性计算的特点 ,采用改进的控制变量法来减小样本方差 ,综合考虑了影响抽样结果准确性和计算速度的诸多因素 ,如系统风险水平、收敛判据、控制变量的选择以及参数选定等 ,并将评估范围由系统指标扩展到节点指标。在 IEEE RTS系统的测试结果表明 ,所提算法严谨、实用 ,计算效果明显 ,具有良好的应用价值。

基于改进PSO的可靠性稳健优化计算方法

基于现代设计方法和可靠性设计理论,建立了多目标约束优化数学模型,根据动态加速常数和速度自适应的改进粒子群算法(PSO),用编写的程序代码实现了数学模型的数值化求解。同时研究了加速常数和粒子速度的变化对优化计算结果的影响规律。算例表明,提出的可靠性稳健优化计算方法与传统方法相比,具有简便易行、能迅速得到结构可靠性稳健优化设计信息的优点,适合工程应用。

厚壁筒结构的可靠性计算与分析

分析了采用直接积分法进行结构可靠性计算的有关关键技术,包括积分区域的规则化处理、联合概率密度函数的构成和积分区域内的多维数值积分问题等,接着研究了厚壁筒结构的失效模式,建立了厚壁筒结构强度失效的失效状态函数,最后应用结构可靠性计算的直接积分法进行了厚壁筒结构的可靠性分析与设计研究。本文的研究为厚壁筒结构的设计、制造提供了理论参考,其方法可以应用于建筑、机械、化工、船舶等许多领域。

复杂井况下油井套管柱的系统可靠性计算

考虑到套管几何尺寸和力学性能参数的随机性,采用Monte-Carlo方法模拟得到套管强度的随机分布规律。建立套管柱8种不同失效形式的极限状态方程,给出套管强度和载荷均为正态分布时的可靠度计算公式。依据套管柱沿井深方向上的结构、强度及载荷差异将其离散为多个基本单元,利用可靠度计算公式对套管柱基本单元与整体的可靠度进行定量计算,分析不同井深下套管柱的可靠性影响因素和主要失效形式的发生概率。结果表明,影响套管可靠度的主要因素是套管抗挤强度和外挤载荷,套管失效形式以挤毁为主。

考虑变量相关的机械零件可靠度计算

利用应力和强度不相关理论 ,通过非线性变换 ,导出了应力和强度相关情况下的可靠度计算公式 ,同时深入分析了应力与强度相关系数

潜水器耐压结构可靠性计算及衡准

提出了一种潜艇及可潜器耐压结构可靠性分析计算方法。通过遗传算法直接搜索最大失效概率设计验算点的方法,来获得结构的可靠度值。开发出了实用计算程序。数值计算表明该方法有良好的通用性、收敛性和数值稳定性。分析讨论了各类随机变量变异系数对可靠性的影响。用与确定性设计计算规则所给出的安全性衡准相对比的方法,换算出可靠性分析中结构所对应的可靠性指标值,作为建立可靠性衡准的依据。

多模式失效的机械零件可靠度计算新理论

解决了长期未能解决的机械零件多模式相关的可靠度定量计算难题,提出了多模失效的机械零件可靠度值在独立假设理论计算值和薄弱环节理论计算值之间,而且是一个连续过程,随主次失效模式相关系数ρ12呈线性变化,给出了可靠度计算数学模型,并采用O.Ditlevsen理论给出了科学严谨的理论证明,同时给出了传动轴可靠度算例。

基于土质边坡塑性极限分析条分法的可靠度计算方法研究

从土塑性极限分析上限定理出发,以土质边坡塑性极限分析条分法为基础,在引入可靠性分析方法(JC法)后,建立了土质边坡塑性极限分析条分法可靠度极限状态方程,并推导得到了塑性极限分析条分法可靠度计算公式。这种方法实现了定值计算向不确定性计算的转变,同时可靠度指标β的计算结果具有概率的意义。