本技術(shù)涉及抗震設(shè)計，特別是涉及一種用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜標定方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高原地區(qū)由于其具有巨大的流水力資源量，有望成為重要的交直流特高壓電力輸送基地，其中包括多個位于高海拔地區(qū)的變電站及換流站的建設(shè)。

2、然而，這一地區(qū)復雜的地質(zhì)條件，如地震斷層的分布以及季節(jié)性凍土的存在，給電力設(shè)施的建設(shè)和運營帶來了挑戰(zhàn)。特別是在抗震設(shè)計方面，由于缺乏適用于高海拔凍土地區(qū)的特定設(shè)計反應(yīng)譜，使得在高原凍土地區(qū)建設(shè)輸變電工程時面臨諸多技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜標定方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜標定方法，方法包括：

3、采集非凍土區(qū)域的地震記錄波和凍土區(qū)域的地震記錄波，并提取非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜和凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜；

4、根據(jù)地震斷層與輸電站站址之間的距離和抗震規(guī)范，確定非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍；

5、基于非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍，確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍，并確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜對應(yīng)的放大系數(shù)譜；

6、基于放大系數(shù)譜，采用差分進化算法細化凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍；

7、根據(jù)細化后的凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的初步取值范圍和放大系數(shù)譜，確定用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜。

8、在其中一個實施例中，基于放大系數(shù)譜，采用差分進化算法細化凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍的步驟之前，包括：

9、采集輸電站站址的剪切波波速和巖石覆蓋層厚度，確定輸電站站址的場地類別；

10、根據(jù)場地類別和抗震規(guī)范，確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍的抗震安全約束范圍；

11、在凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍處于抗震安全約束范圍的情況下，采用差分進化算法細化凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍。

12、在其中一個實施例中，采用差分進化算法細化凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍，包括：

13、從初步的取值范圍中抽取若干個數(shù)值；

14、依次令凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的第一參數(shù)等于若干個數(shù)值，并用差分進化算法進行標定，得到令目標函數(shù)最優(yōu)的第二參數(shù)的取值范圍；

15、其中，第一參數(shù)為平臺值或特征周期，第二參數(shù)為特征周期或平臺值，且第一參數(shù)和第二參數(shù)的參數(shù)類型不同。

16、在其中一個實施例中，用差分進化算法進行標定，包括：

17、根據(jù)預(yù)設(shè)標定公式和預(yù)設(shè)目標函數(shù)，采用差分進化算法進行標定，其中預(yù)設(shè)標定公式為：

18、

19、其中，β(t)表示放大系數(shù)譜，βmax表示動力放大系數(shù)最大值，其中，βmax=αmax/k，αmax為平臺值，表示地震影響系數(shù)，k為地震系數(shù)，t0表示第一拐點周期、tg表示特征周期、tm表示截止周期，γ為曲線下降段的衰減指數(shù)，其中，參數(shù)t0、tg、βmax和γ根據(jù)最小二乘法的原則確定；

20、其中，預(yù)設(shè)目標函數(shù)為：

21、

22、其中，(t)表示實際計算的規(guī)準化的地震反應(yīng)譜，(t)為標定后的地震反應(yīng)譜。

23、在其中一個實施例中，采集非凍土區(qū)域的地震記錄波和凍土區(qū)域的地震記錄波，并提取非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜和凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜，包括：

24、采集多組非凍土區(qū)域和凍土區(qū)域的地震記錄波，并確定每組地震記錄波對應(yīng)的實際加速度反應(yīng)譜；

25、基于預(yù)設(shè)數(shù)學模型對每條實際加速度反應(yīng)譜進行擬合分析，并采用最小二乘法確定特征參數(shù)b1,i、b2,i和γi；

26、其中，預(yù)設(shè)數(shù)學模型為：

27、

28、其中，i=1，2，…，n，表示擬合譜曲線的條數(shù)，特征周期；

29、確定特征參數(shù)對應(yīng)的每條實際加速度反應(yīng)譜的權(quán)重；

30、根據(jù)每條實際加速度反應(yīng)譜的權(quán)重對多條實際加速度反應(yīng)譜進行加權(quán)，得到非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜和凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜。

31、在其中一個實施例中，根據(jù)場地類別和抗震規(guī)范，確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍的抗震安全約束范圍，包括：

32、基于預(yù)先建立的數(shù)值分析模型和放大系數(shù)譜，計算凍土層對地震波的放大效應(yīng)，并基于放大效應(yīng)的計算結(jié)果，確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍的抗震安全約束范圍。

33、第二方面，本技術(shù)還提供了一種用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜標定裝置，裝置包括：

34、采集模塊，用于采集非凍土區(qū)域的地震記錄波和凍土區(qū)域的地震記錄波，并提取非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜和凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜；

35、第一取值范圍確定模塊，用于根據(jù)地震斷層與輸電站站址之間的距離和抗震規(guī)范，確定非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍；

36、第二取值范圍確定模塊，用于基于非凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的取值范圍，確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍，并確定凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜對應(yīng)的放大系數(shù)譜；

37、取值范圍細化模塊，用于基于放大系數(shù)譜，采用差分進化算法細化凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期初步的取值范圍；

38、設(shè)計反應(yīng)譜確定模塊，用于根據(jù)細化后的凍土區(qū)域的地震平均反應(yīng)譜中的平臺值和特征周期的初步取值范圍和放大系數(shù)譜，確定用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜。

39、第三方面，本技術(shù)還提供了一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述實施例中的方法的步驟。

40、第四方面，本技術(shù)還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述實施例中的方法的步驟。

41、第五方面，本技術(shù)還提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述實施例中的方法的步驟。

42、上述用于凍土地區(qū)電氣設(shè)備抗震性評估的設(shè)計反應(yīng)譜標定方法，至少具有以下有益效果：

43、通過采集和分析非凍土區(qū)域與凍土區(qū)域的地震記錄波，并結(jié)合地震斷層與輸電站站址之間的距離以及抗震規(guī)范，能夠更精確地確定凍土環(huán)境下電氣設(shè)備的抗震性能指標，從而有效提升電氣設(shè)備在凍土地區(qū)面對地震時的安全性和可靠性，該方法不僅填補了凍土地區(qū)抗震設(shè)計反應(yīng)譜標定的技術(shù)空白，還為高海拔和復雜地質(zhì)條件下的電力設(shè)施建設(shè)提供了科學依據(jù)，有助于減少地震帶來的潛在損失。