افزایش نرخ و شدت وقوع حوادث سخت آب وهوایی در سالیان اخیر، وابستگی روزافزون سایر زیرساخت ها به انرژی الکتریکی و خسارت های ناشی از حوادث فوق الذکر، اهمیت مطالعات ارتقای تاب آوری در سیستم های توزیع را نشان می دهند. تاب آوری، ماهیتا مقوله ای است که از دیدگاه مصرف کنندگان ارزیابی می شود. بنابراین، در نظر گرفتن نقش و انتظارات آن ها به عنوان متقاضیان اصلی خدمت تاب آوری، مسئله ای حائز اهمیت است. با این توضیح، عدم مشارکت مصرف کنندگان، نادیده گرفتن یکی از اجزای بسیار مهم در مطالعات ارتقای تاب آوری خواهد بود. این در حالی است که در نظر گرفتن مشارکت مصرف کنندگان می تواند به تصمیمات اقتصادی مطلوبی منجر شود که با ارتقای تاب آوری نیز همراه است. در این رساله، دو چهارچوب برنامه ریزی ارتقای تاب آوری تصادفی تحت عنوان چهارچوب های یکپارچه و رهبر-پیرو پیشنهاد می شوند. تنظیم کننده، بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان، بازیگران اصلی چهارچوب های پیشنهادی هستند. تنظیم کننده به عنوان نهاد بالادستی، مقررات مناسب برای تنظیم گری عملکرد شرکت توزیع را وضع می نماید. بهره بردار سیستم توزیع با تقویت زیرساخت های سیستم از طریق تقویت سکشن های توزیع و جایابی واحدهای تولید پراکنده، پیاده سازی اقدامات بهره برداری مناسب و فراهم آوردن زمینه مشارکت مصرف کنندگان، نقش خود را ایفا می کند. برای مصرف کنندگان نیز سه گزینه دستیابی به سطح مطلوب تاب آوری با سرمایه گذاری در خودتولیدی، رضایت به تاب آوری فراهم شده توسط بهره بردار سیستم توزیع و پرداخت حق بیمه تاب آوری مربوطه و یا ترکیبی از این دو گزینه وجود دارد. چهارچوب یکپارچه پیشنهادی در چهار گام مختلف پیاده سازی می شود. نخست، سازوکار های تنظیم مقررات با تعیین شاخص تاب آوری استاندارد در مسئله گام اول و همچنین سقف درآمد بهره بردار سیستم توزیع در مسئله گام دوم، توسط تنظیم کننده وضع می شوند. در ادامه، تعامل بین بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان با استفاده از مسئله بهینه سازی یکپارچه در گام سوم مدل سازی می شود. در نهایت، منافع اقتصادی حاصل از پیاده سازی این چهارچوب، بین بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان توجیه شده برای سرمایه گذاری در خودتولیدی توسط راهکار پیشنهادی مبتنی بر تخمین مونت-کارلو در گام چهارم تخصیص می یابد. در چهارچوب یکپارچه پیشنهادی، اهداف سراسری بازیگران بهینه می شود. چنانچه، بهینه سازی جداگانه اهداف بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان متمایل به سرمایه گذاری در خودتولیدی مورد نظر باشد، چهارچوب رهبر-پیرو پیشنهاد می شود که در سه گام مختلف قابل پیاده سازی است. به طور مشخص، مسئله گام های اول و دوم با چهارچوب یکپارچه پیشنهادی یکسان است. در گام سوم، تعامل بین بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان توسط یک مسئله بهینه سازی دوسطحی مدل سازی می شود. در ضمن، مسئله بهینه سازی گام اول در هر دو چهارچوب، یک برنامه ریزی خطی بوده و مسئله های بهینه سازی متناظر با سایر گام ها، برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد صحیح هستند. از آنجایی که مسئله بهینه سازی دوسطحی در چهارچوب رهبر-پیرو دربرگیرنده متغیرهای باینری در سطح پایین است، حل این مسئله با روش های متداول موجود، ممکن نیست. به همین جهت، از روش فرمول بندی مجدد و جداسازی بر اساس C&CG استفاده می شود. همچنین، برای مدل سازی منابع عدم قطعیت در چهارچوب های مذکور شامل اثرات مکانی-زمانی حادثه سخت بر سیستم توزیع، بازه زمانی تعمیرات سکشن های توزیع و بار مصرف کنندگان از رویکرد سناریومحور استفاده شده است. در پایان، برای ارزیابی عملکرد چهارچوب های پیشنهادی در سیستم توزیع IEEE 33 باس از موارد مطالعاتی مختلفی استفاده می شود که گردباد در آن به عنوان حادثه سخت آب وهوایی انتخاب شده است. نتایج مطالعات این رساله حاکی از آن است که با پیاده سازی چهارچوب های پیشنهادی، نه تنها امکان ارتقای تاب آوری فراهم می شود، بلکه منافع اقتصادی نیز برای بهره بردار سیستم توزیع و مصرف کنندگان توجیه شده برای سرمایه گذاری در خودتولیدی ایجاد خواهد شد.