[發明專利]一種輸電線塔體系氣彈模型構建方法及裝置

有效

• 申請號: 201710617227.4
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107423509B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 申元;馬儀;王科;徐肖偉;周超;潘浩;鐘劍明
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06Q50/06;G06F111/10
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種輸電線塔體系氣彈模型構建方法及裝置，首先獲取輸電線塔體系的環境參數信息構建風場模型；其次獲取輸電線塔結構信息以及歷史氣象信息，根據所述歷史氣象信息，確定所述風場模型下風偏閃絡與所述輸電線塔結構信息的定量函數關系；再次，根據函數關系，建立多相耦合數學模型；最后，通過對所述多相耦合數學模型進行數值計算建立所述輸電線塔氣彈模型。所述方法中，采用計算流體動力學方法對輸電線塔體系多相耦合流場進行數值模擬，與現有技術相比，所建立的氣彈模型能夠輔助分析高壓輸電線塔體系的風致破壞機理，因此，解決了傳統模型構建方法不符合微地形、微氣象環境特點的問題。

技術領域

本申請涉及高壓輸電技術領域，尤其涉及一種輸電線塔體系氣彈模型構建方法及裝置。

背景技術

氣彈模型，又稱氣動彈性動力學模型，是指在特定氣象環境下，環境中的結構器件會在空氣動力的作用下產生彈性變形，并且這種彈性變形會反過來影響空氣動力環境，進而再次影響結構器件的動力學模型。輸電線塔在搭建環境中由于其具有高聳的結構，尤其在野外環境中會使部分輸電線塔體系處于一種與整個配電網絡的總體地形和氣象環境特點不一樣的環境，這種特殊的環境，存在更加復雜的空氣流動特點，如氣流對線塔體系的作用更加強烈，并且作用方向呈多向性，本領域中將這種特殊的輸電環境稱為微地形、微氣象環境。

在高壓輸電線塔體系中，輸電線塔具有高柔性以及阻尼小等特性，并且輸電線在布置中高度緊湊化，輸電線在大跨距、多分裂和相間距小，易于與輸電塔發生耦合振動。特高壓緊湊型輸電線-塔結構的高柔性、幾何非線性和導線布置高度緊湊化等特點，使其在特定的微氣象、微地形條件下易于誘發失穩振動乃至風偏閃絡，在一定程度上制約了高壓輸電技術的推廣應用。而高壓輸電線路結構在風荷載作用下的動力特性非常復雜，其風振響應尤其是體系的風致破壞容易導致輸電線路的風致破壞事故頻繁發生，為電網運營造成經濟損失。

為了減少輸電線路的風致破壞事故，現有技術中常通過構建輸電線塔的氣彈模型來模擬分析風致破壞機理。但已有的模型構建方法僅以輸電網絡所在地區的總體地形和氣象環境作為環境參數的輸入，通過這種方法構建的模型在某些復雜的微地形、微氣象環境下不符合輸電環境特點，使構建的模型不能正確反映風致破壞的機理。因此構建符合輸電線塔在微地形，微氣象環境下的氣彈模型用以輔助分析風致破壞機理成為本領域中亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請提供了一種輸電線塔體系氣彈模型構建方法及裝置，以解決傳統模型構建方法不符合微地形、微氣象環境特點的問題。

一方面，本申請提供一種輸電線塔體系氣彈模型構建方法，包括：

獲取輸電線塔體系的環境參數信息，根據所述環境參數信息構建風場模型；

獲取所述輸電線塔結構信息以及所述輸電線塔應用環境下的歷史氣象信息，根據所述歷史氣象信息，確定所述風場模型下風偏閃絡與所述輸電線塔結構信息的定量函數關系；

根據所述定量函數關系，建立多相耦合數學模型；

設置所述多相耦合數學模型的邊界條件，并對所述多相耦合數學模型進行數值計算；

根據所述數值計算結果建立所述輸電線塔氣彈模型。

可選地，所述環境參數包括：風速、風向、重力、空氣密度以及空氣動力粘度，并按照下述步驟構建風場模型：

獲取所述輸電線塔體系的微地形和微氣象環境參數；

根據所述微地形和微氣象環境參數，確定風場模型的參數量，所述參數量包括風速、風向、重力、空氣密度以及空氣動力粘度中的至少一個；

根據所述參數量構建所述風場模型。

可選地，所述根據所述定量函數關系，建立多相耦合數學模型的步驟，包括：

對所述輸電線塔體系中的構件進行簡化處理；