城市供水管网抗震可靠性分析与设计优化

考虑管线震害发生的随机性,利用管线在地震作用下反应的二阶矩特征信息,采用带渗漏管网抗震可靠性分析的一次二阶矩方法,以华中地区某市主干供水管网为例,进行了基本烈度条件下的可靠度分析,结果表明,在低、中烈度条件下,供水管网中各节点均处于可靠状态;在高烈度条件下,节点主要处于可靠状态,局部处于严重不可靠、甚至出现断水状态。进一步地,基于微粒群优化算法,以管网年费用折算值为优化目标、管网拓扑结构与管径为优化参数、管网节点可靠度为约束条件,建立了新的供水管网抗震设计优化模型,并将供水管网所在区域的道路信息引入管网优化设计中,提出了管网拓扑的自动生成策略,从而形成了城市供水管网系统智能化抗震设计方法。数值算例表明,基于可靠度的抗震优化设计方法为风险-投资之间的合理均衡提供了理论基础,决策者可以据此选择所期望的最佳方案。     

生命线工程网络抗震拓扑优化研究

介绍了基于连通可靠度分析的生命线工程网络和基于功能可靠度分析的供水管网抗震拓扑优化分析方法。以管网造价为优化目标,管网拓扑结构为优化参数,抗震连通可靠度为约束,建立了基于连通可靠度分析的生命线工程网络抗震拓扑优化模型。对于这样一个组合优化问题,采用现代优化算法-遗传算法来进行求解可以获得造价低且满足管网抗震可靠度要求的最优网络。改用抗震功能可靠度为约束,可以建立基于功能可靠度分析的供水管网的抗震拓扑优化模型,这一问题可以采用模拟退火算法来进行求解,实例分析表明模拟退火算法具有很好的效果。最后,利用模拟退火算法,对四川省都江堰市、绵竹市和德阳市供水管网进行了抗震拓扑优化改造分析,给出了三个城市供水管网的恢复重建方案。     

基于遗传算法的生命线工程网络抗震优化设计

进行网络抗震可靠性分析的目的,不仅在于定量评价生命线工程网络系统的抗震性能,更重要的是利用这种分析工具指导网络抗震性能的优化设计。以无向边权网络系统为分析对象,分别以管网造价和系统抗震可靠度作为优化目标和约束条件,建立网络系统拓扑优化模型,利用递推分解算法作为网络系统抗震可靠性分析工具,并引入系统单元的灵敏度分析,采用遗传算法求解网络系统的拓扑优化问题,从而发展了一类工程网络抗震优化设计方法。实例分析结果表明,网络系统拓扑结构与系统可靠度之间有显著的正相关关系。     

基于震后低压变化的供水管网功能可靠度分析

供水管网的抗震功能是指供水管网在地震作用下能够满足震后城市特定用水需要(需水量和水压)的能力。地震发生后,供水管网一般处于低压供水状态,使得管网中部分用户的水压和水量不能得到全部满足,导致管网部分节点的实际配水量小于需水量。为此,在传统的管网水力分析基础上考虑节点流量随节点水压的动态变化,通过求解非线性水力方程组,得到管网节点实际流量和水压;同时,借鉴结构可靠度分析方法,引入供水管网系统随机水力模型,给出了震后供水管网功能可靠度分析的一次二阶矩方法。以一实际管网为例,演示了震后低压供水时管网功能可靠度分析的应用方法。     

市政埋地供水管网抗寒潮连通可靠度分析

为研究市政埋地供水管网抗寒潮可靠度,本文运用递推分解算法,以某城市供水管网为例,对供水管网抗寒潮连通可靠度进行分析,给出了管网连通可靠度的分布。研究表明,供水管网中水源点分布和管段可靠度是抗寒潮连通可靠度的重要影响因素;居于管网核心区域的成网状节点的可靠度较高,靠近管网边缘的呈树枝状节点的可靠度较低;距水源点较近节点,可靠度较高,距水源点较远节点,可靠度较低。建议优化管网中水源点的分布情况,使水源点尽量均匀分布在管网中;同时建议采取措施来提高每个管段的抗寒潮可靠度。研究对供水管网运行安全的抗寒潮预警具有一定参考价值。     

城市供水管网抗震功能可靠度分析

介绍了供水系统功能分析中的经验渗漏模型,在此基础上给出了一个新的改进算法。将建议模型与供水系统水力分析方法相结合,并引入一般结构分析中的一次二阶矩方法,提出了一类求解供水网络节点及系统功能可靠度的方法。对一典型供水管网进行了流分析,将建议模型计算所得结果与常规渗漏模型进行了比较,结果说明建议模型可行,计算结果合理可信。     

中国大陆城镇供水管网区域差异及抗震性能评估

为了研究中国大陆城镇供水管网抗震性能的区域差异特征,基于供水统计年鉴提取了各城镇供水管网基础数据,从管网规模、管道类别构成等方面分区域进行了差异性分析。采用与可获取数据相匹配的供水管网地震破坏评估模型,分析了18个城市供水管网的抗震性能,分区域统计分析了造成区域供水管网抗震性能差异的原因,同时,初步探讨了当地设防烈度对供水管网抗震性能的影响,最后,给出了提升供水管网抗震能力的建议。     

生命线网络系统抗震拓扑优化的Benchmark模型

生命线系统拓扑优化问题的Benchmark模型是评测新型算法正确性和适用性的重要手段。基于此,首先以生命线网络系统抗震拓扑优化分析模型为背景,建立了该优化问题的三个Benchmark模型,并在Visual Compaq Fortran开发环境下,通过穷举法统计出解空间的所有网络,进而甄选出不同节点可靠度约束下的最优网络和若干次优网络,最后利用上述Benchmark模型对生命线网络系统抗震拓扑优化中的蚁群算法进行测试。结果表明,当网络规模较小时,蚁群算法能精确地搜索到最优解;当网络规模增大后,蚁群算法也能以较大概率搜索到最优解或次优解。     

基于场景缩减法的供水管网抗震可靠性评估∗

供水管网抗震可靠性是在可能地的震烈度下管网的服务水平,目前大多数采用蒙特卡洛模拟产生数量庞大的震损样本进行估计,此方法给大型复杂管网抗震可靠性的评估带来极大工作量和超高时间成本。为了克服这些问题,提出了多爆管压降计算模型,并引入场景缩减方法以提高计算效率。首先,利用多爆管压降模型计算震损场景下节点水压。其次,利用系统聚类中类平均法对震损节点水压进行场景合并和分类。然后利用k‐medoids聚类对每一类选取中心点作为典型场景。最后,通过典型场景确定节点和系统可靠性指数。将某实际管网应用所提算法计算并与传统蒙特卡洛模拟结果进行对比。结果表明,基于线性估计多爆管压降模型是合理的,基于场景缩减法的可靠性评估是可行的,提高典型场景数量可降低评估误差。因此,该算法可在保证结果准确的同时提高计算效率。     

供水管网水质监测点选址风险研究

饮用水足否安全，是近年来社会各界普遍关注的问题之一。供水管网的水质监测是保证供水安全、降低水污染风险的重要环节。然而，如何合理选择水质监测点，至今尚无科学的方法。往定义供水管网水质监测点选址风险度的基础上，结合某供水管网，利用二进制编码的微粒群算法埘供水管网水质监测点选址的风险问题进行了研究，可以帮助决策者科学地选择优化的水质监测点。     

蚁群算法在生命线网络系统抗震拓扑优化中的应用

近年来,遗传算法和模拟退火算法已经应用于网络系统的抗震拓扑优化,蚁群算法也已经成功应用到多个组合优化问题中。首先论述了生命线网络系统抗震拓扑优化模型,然后介绍了网络抗震可靠度分析的最小路递推分解算法。通过对优化问题解形式的分析,采用二进制编码的蚁群算法对优化模型进行了求解。最后,结合实例分析,并与遗传算法和模拟退火算法的计算结果进行了对比。结果表明,蚁群算法可以作为一种新的工具进行网络系统的优化设计。     

一种基于BP网络和粒子群算法的拱坝可靠度分析方法

为了进行极限状态方程不明确的大型结构可靠度分析,提出了结合神经网络和粒子群优化计算拱坝可靠度的算法。确定性力学分析采用ANSYS软件,利用BP神经网络来模拟高度非线性映射关系的功能函数,基于罚函数和粒子群优化法进行可靠指标计算。综合C语言、ANSYS的APDL二次开发以及MATLAB混合编程技术,编制了该算法的可靠度分析程序。算例表明,该方法适应于隐式功能函数的复杂结构可靠度分析。     

生命线工程网络抗震可靠性分析方法的比较研究

生命线工程网络抗震可靠性分析是进行生命线工程系统规划、设计、改造与优化的基础。因此 ,寻找一种高效的适应性强的系统可靠性分析方法对实际工程应用具有重要的意义。本文主要介绍两种高效的网络系统两终端连通可靠性分析方法———递推分解算法和有序二分决策图算法。首先 ,分别对两种算法的原理及实现过程进行了详细的论述和说明 ,并且用c语言编制了二分决策图算法的计算程序。然后 ,利用这两种方法及随机模拟算法对 2 0个以往研究中的经典算例和两个实际工程网络———河南省电力网和上海市浦西供水管网 ,进行了网络系统抗震连通可靠性分析。通过对实例分析结果的比较研究 ,得到了一些经验性的结论 ,以期为优化设计工程网络时选择系统可靠性的分析工具提供参考。研究表明 ,由于递推分解算法具有适应性强和能够求得问题近似解的优点 ,因此有良好的实际工程应用前景。     

基于5G技术的配网差动保护应用

差动保护具有良好的可靠性、选择性和速动性，但受制于保护通道的建设，差动保护在配电网中仍未被广泛使用。本文介绍了1种基于5G技术的配网差动保护，利用5G技术实现差动保护数据交互，有效解决了配网差动保护通道建设难题。现场测试表明，差动保护可依托5G网络实现信息交互，但交互时延不稳定是制约实际应用的关键问题。     

智能变电站中通信及对时网络的选择

随着智能电网建设的全面展开,智能化变电站通信网络的优化合理选择成为重要问题。结合智能变电站通信网络的不同需求,通过对站控层、过程层以及对时网络的各种实现方法的对比分析,得出智能变电站站内通信网络选择的最优化方案。研究结果表明:在当前技术条件下,充分考虑网络可靠性及经济性,合理实现不同结构和规模的智能变电站通信网络的建设,对智能电网稳定运行具有重要意义。