电力系统属于国家生命线工程的重要组成部分,一旦在地震中遭受破坏,不仅会造成巨大的经济损失,而且还可能引发次生灾害,增加震后救援工作的难度。电抗器是电力生命线工程的主要组成部分,其结构特点是典型的“头重脚轻”支撑结构形式,并且支撑结构会产生二次动力放大效应,结构体系的固有频率也与地震波的卓越频率比较接近,容易产生类共振问题。结构控制理论的发展给工程结构的防灾减灾提供了新思路和新方法,它将传统结构体系依靠刚度、承载力来被动抗震的方式向半主动/主动控制的方向转变,可以有效地减小结构关键部位的地震响应。本文以10kV干式空心电抗器模型结构为研究对象,主要研究结论如下:(1)目前大多数的工程结构抗震问题,都可以转化为数值优化分析问题。传统上的单一优化方法具有很大的局限性,很难获得最优解和满意解。针对此问题,本文提出了一种自适应混合免疫克隆算法,引入了克隆与免疫记忆单元,在寻优能力上远远优于遗传算法,并通过复杂函数测试,表明文中提出的算法不仅不会出现过早收敛等现象,而且在局部和全局寻优能力上大大增强,为主动和半主动控制系统的优化研发提供了理论支持。(2)利用压电材料特殊的“电致伸缩”特性,通过合理设计与构造,研发了一种压电摩擦半主动控制装置,并通过试验分析了不同压电堆个数和不同输入电压下,该半主动控制装置的工作性能和减震原理。研究结果表明,文中研发的压电摩擦半主动控制装置输入/输出性能稳定可靠,出力较大,效果明显,可用于电抗器模型结构的半主动减震控制。(3)设计制作了一个相似比为1/2的10kV干式空心电抗器模型结构,并进行了模型结构的有限元分析,在输入人工地震波下,研究了模型结构在无控和有控时的破坏形态、结构位移响应和绝缘子的应力变化规律等,同时进行了模型结构多种工况下的模拟地震振动台试验。有限元分析和振动台试验结果均表明,模型结构在绝缘子处的地震响应最大,为电抗器结构地震破坏的薄弱环节,但装有压电摩擦半主动控制系统后,有控时电抗器模型结构的地震位移响应比无控时减小了20%左右,绝缘子处的地震响应减小了56%,说明文中研发的半主动控制系统可有效减小电抗器类工程结构的地震响应,应用前景比较广阔。(4)传统的BP神经网络在初始权/阈值的选择上存在很大的弊端,采用自适应混合免疫克隆算法来优化BP神经网络模型,能够搜索到最佳初始权/阈值,使得神经网络通过训练后的误差为最小。文中将优化后的BP神经网络模型应用到半主动控制系统和10kV干式空心电抗器模型结构的模拟地震振动台试验及分析中,比较了无控和有控时模型结构的位移和加速度响应等。研究结果表明,应用优化后的BP神经网络模型,设置半主动控制系统的10kV干式空心电抗器模型结构与无控时相比,层间位移响应的最大减震率约64%,层间加速度响应的最大减震率约60%,试验后也未发现模型结构发生损伤,说明电抗器模型结构的抗震可靠性得到了提高。文中的结果可为“头重脚轻”类工程结构的减震控制研究和应用提供参考,有一定的推广和应用价值。