[發明專利]一種輸電線路總荷載模型的構建方法和應用

在審

• 申請號: 201810015243.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108197395A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 王佰淮;王梓;陳建;張杰;宋維斌
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

本發明公開了一種輸電線路總荷載模型的構建方法和應用。本發明是基于結構可靠性相關理論及風、雨荷載的隨機特性特點，創新性地提出了鐵塔風荷載反作用影響因子、雨荷載反作用影響因子、鐵塔風雨荷載反作用影響因子等3中反作用影響因子，用以對輸電線路在風荷載單獨作用下的斷線概率模型、雨荷載單獨作用下的斷線概率模型、風雨荷載共同作用下輸電線路斷線概率模型進行修正、優化，使模型更加完善，計算更加精準。

技術領域

本發明屬于電力系統可靠性、氣象信息技術領域，特別涉及一種輸電線路總荷載模型的構建方法和應用。

背景技術

暴露在大氣環境中的輸電線路極易受到強風、暴雨、山火等自然災害的影響；例如，強臺風登陸經常對沿海地區的電力設備造成巨大危害；此外，強風雨荷載的共同作用更會導致輸電線路斷線、鐵塔倒塔事故的發生。而強風、暴雨又具有隨機性、不確定、季節性等特點，增加了對其進行防御的難度。

目前，有關風、雨荷載對輸電線路影響的研究較多，但有關風雨荷載共同作用對輸電線路影響的研究相對較少。有些學者提出了基于極端學習機和廣義極值分布的風暴災害下輸電線路斷線概率預測模型，可實現風暴災害下輸電線路的實時斷線概率預測，但其準確性不高。還有學者建立了“三塔兩跨”有限元分析模型，提出了雨荷載的計算方法以及與風湍流共同作用于架空輸電線路的荷載組合原則，分析了輸電鐵塔、導(地)線和結構體系的結構動力特性及其相互關系，采用數值模擬方法，建立了設計與災害荷載的不同工況組合，在時域對輸電桿塔的動力響應規律進行了分析。但并沒有建立風雨共同作用下輸電線路斷線概率模型。還有學者建立了輸電塔的精細化有限元分析模型，研究了在風單獨作用與風雨共同作用下的輸電塔體系的動力響應，探討了雨荷載對輸電塔體系動力響應的影響，且雨荷載激勵對輸電塔的影響不能忽略，但沒有考慮風雨荷載共同作用下輸電線路可靠性問題。還有學者提出一套完整有效的分析桿塔結構在環境荷載作用下發生疲勞損傷、疲勞破壞的可靠度分析方法，但沒有給出輸電線路斷線求解模型。

綜上所述，有必要對風雨荷載共同作用下的輸電線路可靠性-輸電線路斷線概率進行模型構建方面的研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸電線路總荷載模型的構建方法和應用。本發明是基于結構可靠性相關理論及風、雨荷載的隨機特性特點，創新性地提出了鐵塔風荷載反作用影響因子、雨荷載反作用影響因子、鐵塔風雨荷載反作用影響因子等3種反作用影響因子，用以對輸電線路在風荷載單獨作用下的斷線概率模型、雨荷載單獨作用下的斷線概率模型、風雨荷載共同作用下輸電線路斷線概率模型進行修正、優化，使模型更加完善，計算更加精準。

為此，本發明技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種輸電線路總荷載模型的構建方法，包括以下步驟：

1)構建鐵塔構件承受風壓的有效面積A_s：

其中，h為構建段高度；D₁,D₂分別為桿身構建風壓段的頂徑及根徑；b₁,b₂分別為鐵塔塔身構建段的上寬和下寬；為鐵塔構架的填充系數；

2)構建鐵塔風荷載反作用影響因子λ_TW：

其中，V₀＝30m/s；μ_z為風壓高度變化系數，其與地面粗糙程度有關，一般取值為0.6～3.1；μ_s為鐵塔構件的體型系數，一般取值為0.8-1.0；β_z為鐵塔風荷載調整系數,一般取值為1.6～1.8；B為覆冰時風荷載增大系數，一般取值為1.1～1.2。可以看出，鐵塔風荷載反作用影響因子與鐵塔當前所受風荷載的大小、鐵塔風荷載設計值(最大承受風壓)有關。