[发明专利]一种基于惯容隔振器改善变电站抗震性能的方法

说明书

本发明公开了一种基于惯容隔振器改善变电站抗震性能的方法，求解安装惯容隔振器时，地震加速度相对于变电站水平位移的传递函数；根据地震加速度相对于变电站水平位移的传递函数，求解安装惯容隔振器时H₂范数性能指标解析函数；根据H₂范数性能指标解析函数，在给定优化区间内，选取给定的惯容量质量比，通过最小化H₂范数性能指标解析函数，求解惯容隔振器的阻尼比和刚度比，用于改善变电站抗震性能。本发明将惯容隔振器引入变电站抗震领域中，在具有隔震支座变电站的水平方向安装惯容隔振器，使变电站的抗震性能得到进一步提升。

技术领域

本发明涉及改善变电站抗震性能的技术，具体涉及一种基于惯容隔振器改善变电站抗震性能的方法。

背景技术

变电站作为电力系统的重要组成部分，在系统中起到了变换电压，传输电流的作用。变电站作为分配电能的重要场所，具有重要的社会功能，变电站能否正常工作牵扯到电网建设的安全性、经济性和电网运行的稳定性，更是影响到一个地区的经济发展，也影响着所辖地区的社会稳定性。由于变电站在地震等灾害条件下受到损坏，其产生的经济损失和对社会的巨大影响是无法预估。因此，提高变电站的抗震性能变得尤为重要。2012年，范俊伟在“近断层地震动作用下大型变电站隔震控制研究”中采用隔震支座提高变电站的抗震性能，然而该隔震技术对提高变电站抗震性能的能力有限。

发明内容

本发明的目的在于一种基于惯容隔振器改善变电站抗震性能的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于惯容隔振器改善变电站抗震性能的方法，将具有隔震支座的变电站简化为单质点模型，在变电站的水平方向安装惯容隔振器，以改善变电站抗震性能，具体步骤如下：

步骤1、求解安装惯容隔振器时，地震加速度相对于变电站水平位移的传递函数。

步骤2、根据地震加速度相对于变电站水平位移的传递函数，求解安装惯容隔振器时H₂范数性能指标解析函数。

步骤3、根据H₂范数性能指标解析函数，在给定优化区间内，选取给定的惯容量质量比，通过最小化H₂范数性能指标解析函数，求解惯容隔振器的阻尼比和刚度比，用于改善变电站抗震性能。

进一步的，选取三种不同的惯容隔振器机械结构，分别命名为N1、N2和N3结构，具体为：

(1)首先将单个阻尼器c₁与单个惯容b并联，然后再与另一个阻尼器c₂串联，由此获得的机械结构即为N1结构；

(2)首先将单个阻尼器c₁与单个惯容b串联，然后再与另一个阻尼器c₂并联，由此获得的机械结构即为N2结构；

(3)首先将单个阻尼器c₁与单个弹簧k并联后，然后再与单个惯容b串联，最后将前面由单个弹簧、阻尼器和惯容构成的机械结构再与另一个阻尼器c₂并联，由此获得的机械结构即为N3结构。

更进一步的，步骤1中，求解安装惯容隔振器时，地震加速度相对于变电站水平位移的传递函数，具体方法为：

变电站水平方向的运动方程为：

其中，M为变电站非隔震结构的总质量；K为变电站隔震支座的水平刚度；F为惯容隔振器对变电站水平方向施加的力；x为变电站水平方向相对于地面的位移；为变电站相对于地面的加速度；为地震加速度；

惯容隔振器施加的水平方向的作用力F为：

F＝sY(s)x

其中，s为复变量；Y(s)为惯容隔振器的机械导纳函数；