[發明專利]一種基于有限質點法的覆冰輸電線路找形方法

有效

• 申請號: 201710471418.4
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107194120B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 謝云云;黃琳雁;呂友杰;陳晞;李凱嶸;宋雯雯;蔡勝;陳佳欣;卜京;殷明慧;姚娟;鄒云;蔡晨曉;張俊芳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F113/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種基于有限質點法的覆冰輸電線路找形方法，包括以下步驟：首先對質點屬性進行初始化，之后設置路徑單元并對運動方程求解，最后進行坐標和內力的更新。本發明通過運動方程的求解及相關量的更新迭代最終找到覆冰后的位置和形狀。該方法能夠解決現有的有限元軟件進行輸電導線找形過程的建模復雜、繁瑣的問題，可以仿真不同的復雜場景。本發明適用于有高差、無高差、均勻覆冰和不均勻覆冰等多種情況，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于一種輸電線路找形方法，特別是一種基于有限質點法的覆冰輸電線路找形方法。

背景技術

在經濟高速發展的今天，電能已經成為社會發展與人民正常生活不可或缺的資源。中國幅員遼闊，能源、資源的分布卻并不均衡，保證電力的輸送成為一個關乎國計民生的大問題，對輸電線路進行各種力學計算與分析是保證電網安全性與穩定性的基礎。輸電導線作為柔索結構只受拉不受壓，剛度低易受外界影響，覆冰荷載作為輸電導線的常見荷載之一，對輸電線路安全影響較大。因此對輸電導線覆冰狀態下的找形分析較為關鍵，是其后動力分析的基礎，其找形是否正確直接影響動力分析的精確程度。

輸電線路找形是輸電線路動態響應分析的重要基礎。隨著有限元軟件的發展，在已有的輸電線路找形方法中，基于有限元軟件進行輸電線路建模和找形是應用最廣的方法之一。而有限元軟件建模時步驟較多，找形復雜、繁瑣易出錯，不同場景下的找形均從建模開始，不易仿真大量的場景。而采用有限單元法自編程序進行輸電線路找形雖然可以進行大量復雜場景的仿真，但在求解時形成復雜的非線性剛度矩陣，迭代計算比較繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單、適用范圍廣、精確度高且效率較高的基于有限質點法的覆冰輸電線路找形方法。

本發明采用如下的技術方案：一種基于有限質點法的輸電線路找形方法，包括如下步驟：

步驟1：讀入架空線路信息和覆冰厚度信息，包括：檔距、高差、電線型號、覆冰厚度等信息；

步驟2：根據懸鏈線公式求解自重下的輸電線路位置和形狀；

步驟3：劃分單元、初始化質點屬性，包括質點的質量、位置和速度；

步驟4：初始化質點的內力和外力，設置路徑單元，確定路徑單元內步長與步數；

步驟5：求解質點的運動方程，得到質點位移；

步驟6：更新質點的位移和內力；

步驟7：判斷是否到達迭代終止條件，如果到達，則覆冰輸電線路找形結束，輸出導線形狀，否則轉步驟5；

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明適用于有高差、無高差、均勻覆冰和不均勻覆冰等各種場景，適用范圍較廣；2)本發明采用自編程序進行覆冰輸電導線找形求解，可進行大量復雜場景的仿真；3)本發明避免了有限元軟件復雜繁瑣的建模過程，無需形成非線性剛度矩陣；4)本發明的方法簡單易行，計算效率高。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是基于有限質點法的覆冰輸電導線找形流程圖。

圖2是單元的虛擬運動圖，其中圖(a)是單元的虛擬逆向運動圖,圖(b)是單元的虛擬正向運動圖。

圖3是覆冰找形結果示意圖。

具體實施方式

結合附圖，本發明的一種基于有限質點法的覆冰輸電線路找形方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取架空線路信息和覆冰厚度信息，包括：檔距、高差、電線型號、覆冰厚度信息；

步驟2、根據懸鏈線公式求解自重下的輸電線路的形狀；所述懸鏈線公式為：