[發(fā)明專利]一種建立輸電線路塔線體系有限元模型的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510744905.4
• 申請(qǐng)日: 2015-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105354382B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇志鋼;王飛;李清華;韓軍科;劉亞多;汪長(zhǎng)智;胡曉光;朱彬榮;楊風(fēng)利;張宏杰;邢海軍;黃耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)山西省電力公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.一種建立輸電線路塔線體系有限元模型的方法，其特征在于：包括：

設(shè)定輸電線路塔線體系連接參數(shù)并生成輸電線路塔線體系連接信息文件；

根據(jù)輸電桿塔的有限元模型獲取其結(jié)構(gòu)信息；

根據(jù)所述連接參數(shù)和所述輸電桿塔的有限元模型生成輸電線路塔線體系有限元模型；所述輸電線路塔線體系連接參數(shù)包括桿塔參數(shù)、絕緣子參數(shù)和導(dǎo)線參數(shù)；所述桿塔參數(shù)包括桿塔個(gè)數(shù)信息和桿塔間連接信息；所述絕緣子參數(shù)包括絕緣子種類的個(gè)數(shù)信息和絕緣子信息；所述導(dǎo)線參數(shù)包括導(dǎo)線種類信息和導(dǎo)線信息；所述結(jié)構(gòu)信息包括節(jié)點(diǎn)信息、質(zhì)量信息、材料信息、截面信息和單元信息；從而生成所述輸電線路塔線體系有限元模型的節(jié)點(diǎn)信息、質(zhì)量信息、材料信息、截面信息和單元信息；所述輸電線路塔線體系有限元模型的節(jié)點(diǎn)信息包括輸電桿塔、輸電桿塔的導(dǎo)線和絕緣子的節(jié)點(diǎn)信息；所述輸電線路塔線體系有限元模型的質(zhì)量信息包括輸電桿塔、輸電桿塔的導(dǎo)線和絕緣子的質(zhì)量信息；所述輸電線路塔線體系有限元模型的材料信息包括輸電桿塔、輸電桿塔的導(dǎo)線和絕緣子的材料信息；所述輸電線路塔線體系有限元模型的截面信息包括輸電桿塔、輸電桿塔的導(dǎo)線和絕緣子的截面信息；所述輸電線路塔線體系有限元模型的單元信息包括輸電桿塔、輸電桿塔的導(dǎo)線和絕緣子的單元信息；

所述桿塔個(gè)數(shù)信息包括桿塔的數(shù)目；所述桿塔間連接信息包括桿塔的名稱、桿塔在整體空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和掛點(diǎn)號(hào)；所述絕緣子種類的個(gè)數(shù)信息包括絕緣子數(shù)目；所述絕緣子信息包括絕緣子號(hào)、絕緣子長(zhǎng)度、絕緣子剛度、絕緣子半徑和絕緣子單位長(zhǎng)度的質(zhì)量；所述導(dǎo)線種類信息包括導(dǎo)線數(shù)目；所述導(dǎo)線信息包括導(dǎo)線號(hào)、與導(dǎo)線相連接的絕緣子號(hào)、導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度質(zhì)量、導(dǎo)線的面積、導(dǎo)線的拉力、導(dǎo)線的剛度和導(dǎo)線的分裂數(shù)；

所述輸電線路塔線體系有限元模型的節(jié)點(diǎn)信息的生成過(guò)程包括：

在輸電桿塔的有限元模型的連接信息中有輸電桿塔在整體坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，對(duì)讀入的輸電桿塔有限元模型文件的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行偏移，偏移值為輸電桿塔連接信息中輸電桿塔在整體坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

對(duì)于所述輸電桿塔的導(dǎo)線節(jié)點(diǎn)信息，按照斜拋物線形狀生成節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，拋物線坐標(biāo)o點(diǎn)位于導(dǎo)線一端的掛點(diǎn)上，所述斜拋物線的通過(guò)下式確定：

其中，l——檔距；h——高差；β——高差角，y——導(dǎo)線各點(diǎn)到橫坐標(biāo)軸的垂直高度；σ₀——導(dǎo)線各點(diǎn)的水平應(yīng)力；γ——導(dǎo)線比載；

對(duì)于連接導(dǎo)線和輸電桿塔的所述輸電桿塔的絕緣子，不再另外添加節(jié)點(diǎn)；在生成輸電線路塔線體系以后，其節(jié)點(diǎn)的號(hào)碼需要重新進(jìn)行編輯；所述輸電線路塔線體系有限元模型的材料信息的生成過(guò)程包括：

通過(guò)直接讀入所述結(jié)構(gòu)信息中的的材料信息獲取桿塔的材料信息；對(duì)于所述導(dǎo)線的材料信息，根據(jù)已設(shè)定的所述輸電線路塔線體系連接信息文件中的導(dǎo)線的剛度和需要設(shè)置的所述導(dǎo)線材料初始應(yīng)力以考慮應(yīng)力剛化效應(yīng)；所述導(dǎo)線材料的初始應(yīng)力通過(guò)下式得到：

σ＝T/A

其中，σ——導(dǎo)線的初始應(yīng)力；T——導(dǎo)線的拉力；A——導(dǎo)線的截面面積；對(duì)于所述絕緣子材料信息，根據(jù)已設(shè)定的所述輸電線路塔線體系連接信息文件中的絕緣子的剛度確定。

2.如權(quán)利要求1所述的一種建立輸電線路塔線體系有限元模型的方法，其特征在于：

所述輸電線路塔線體系有限元模型的質(zhì)量信息的生成過(guò)程包括：

通過(guò)直接讀入所述結(jié)構(gòu)信息中的質(zhì)量信息獲取桿塔的質(zhì)量信息；根據(jù)已設(shè)有的所述輸電線路塔線體系連接信息文件中的導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度質(zhì)量和絕緣子單位長(zhǎng)度的質(zhì)量確定導(dǎo)線和絕緣子的質(zhì)量信息。

3.如權(quán)利要求1所述的一種建立輸電線路塔線體系有限元模型的方法，其特征在于：所述輸電線路塔線體系有限元模型的截面信息的生成過(guò)程包括：

通過(guò)直接讀入所述結(jié)構(gòu)信息中的截面信息獲取桿塔的截面信息；對(duì)于所述導(dǎo)線和絕緣子，假定其均為圓截面，根據(jù)已設(shè)有的所述輸電線路塔線體系連接信息文件中的導(dǎo)線和絕緣子的半徑確定其各自的截面。

4.如權(quán)利要求1所述的一種建立輸電線路塔線體系有限元模型的方法，其特征在于：所述輸電線路塔線體系有限元模型的單元信息的生成過(guò)程包括：

通過(guò)直接讀入所述結(jié)構(gòu)信息中的單元信息獲取桿塔的單元信息；

對(duì)于導(dǎo)線單元是按照所述斜拋物線生成的節(jié)點(diǎn)的依次相連，通過(guò)考慮重力二階p-Δ效應(yīng)考慮其幾何非線性；

對(duì)于絕緣子單元，為已確定的導(dǎo)線和輸電桿塔的連接單元。