[發(fā)明專利]掛點(diǎn)位移漸進(jìn)法求解架空輸電線路不平衡張力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810257291.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN108563609B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉儉;羅建波;吳煌;黃滿長;李春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科鑫電力設(shè)計(jì)有限公司;中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/11
• 分類號(hào): G06F17/11
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 黃美玲;寧星耀

掛點(diǎn)位移漸進(jìn)法求解架空輸電線路不平衡張力的方法，包含以下步驟：構(gòu)建架空輸電線路耐張段體系；求解懸垂串掛點(diǎn)處存在約束情況下各檔的應(yīng)力σ_i；去除第1基懸垂型桿塔的懸垂串掛點(diǎn)處的約束，求得水平位移Δl_i(i＝1)；依次松開第i基(i＝2，3，…，n?1)懸垂型桿塔的懸垂串約束，求得△l_i(i＝2，3，…，n?1)，完成第一輪計(jì)算；進(jìn)行下一輪計(jì)算，直到求得最終水平位移p為計(jì)算所用輪數(shù)；計(jì)算第i(i＝1，2，…，n)檔最終狀態(tài)的應(yīng)力得到第i(i＝1，2，…，n?1)基懸垂型桿塔的不平衡張力。使用本發(fā)明，可求解架空輸電線路連續(xù)檔在各種覆冰情況下懸垂型桿塔所承受的不平衡張力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于架空輸電線路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)算架空輸電線路連續(xù)檔在各種覆冰情況下懸垂型桿塔所承受的不平衡張力的方法。

背景技術(shù)

架空輸電線路施工架線完成時(shí)，連續(xù)檔內(nèi)懸垂型桿塔前后側(cè)導(dǎo)地線通常不會(huì)出現(xiàn)不平衡張力。但是當(dāng)氣象條件發(fā)生改變時(shí)，尤其是在檔內(nèi)出現(xiàn)不均勻覆冰或者不均勻脫冰的條件下，懸垂型桿塔會(huì)受到明顯的導(dǎo)地線不平衡張力作用。國內(nèi)外發(fā)生的各類架空輸電線路重大冰災(zāi)倒塔事故分析經(jīng)驗(yàn)證明，輸電線路覆冰不平衡張力是造成輸電線路桿塔倒塌的主要原因。準(zhǔn)確計(jì)算不平衡張力，是架空線路工程設(shè)計(jì)過程中確定桿塔荷載、校驗(yàn)桿塔強(qiáng)度、檢查各檔導(dǎo)地線應(yīng)力和對(duì)地距離的前提條件。

截至目前，不平衡張力計(jì)算主要有兩種模式。第一種通常采用大型通用有限元分析程序(例如ANSYS)的索單元模擬導(dǎo)線，加載后利用軟件自帶的稀疏矩陣直接求解器對(duì)有限元模型進(jìn)行求解。此種計(jì)算方法精度較高，但是不能形成簡便實(shí)用的計(jì)算程序，對(duì)實(shí)際工程中逐塔批量計(jì)算模式不適用，且難以被多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員所掌握。

第二種模式一般多采用如下“等長線法”模型：首先假定連續(xù)檔數(shù)量為n檔，初始狀態(tài)為架線施工完成后，此時(shí)各檔應(yīng)力均為相同已知數(shù)值，懸垂串均保持豎直；變化狀態(tài)為各檔在已知的荷載作用下，各檔的應(yīng)力，水平檔距變化值及高差變化值為基本未知量；并假定各檔導(dǎo)地線在均勻荷載條件下都是懸鏈線，但是為了避免求解超越方程，通常采用斜拋物線方程相關(guān)公式模擬懸鏈線的相關(guān)物理量，通過等線長法，懸垂串節(jié)點(diǎn)彎矩平衡條件，以及水平檔距變化值和垂直檔距變化值之間需滿足的幾何關(guān)系建立一個(gè)3n個(gè)未知量，方程數(shù)量也是3n的多元高階非線性方程組。

目前對(duì)該斜拋物線方程“等長線法”模型的求解主要有兩種方法，第一種采用專用方法進(jìn)行求解，例如論文《置信域算法在輸電線路覆冰不平衡張力計(jì)算中的應(yīng)用及不平衡張力的影響因素》(出自《電網(wǎng)技術(shù)》，2012，36(4)：225-228.)所采用的方法，本方法需要求解高維HESSIAN矩陣，工程中實(shí)現(xiàn)較困難。

第二種工程中普遍采用的計(jì)算方法為試湊法，其基本的求解步驟均為：先假設(shè)第1檔初始應(yīng)力，再根據(jù)檔距變化情況與應(yīng)力的關(guān)系以及掛點(diǎn)平衡方程一步步求得每一檔應(yīng)力，并根據(jù)整個(gè)耐張段的檔距變化之和是否為0，反過來調(diào)整第1檔導(dǎo)線初始應(yīng)力，因而使其不斷逼近真實(shí)解，再求解各檔應(yīng)力。例如中國專利《動(dòng)態(tài)弦截法計(jì)算不平衡張力的方法》(專利號(hào)：CN 106650088,公開日期：20170510)以及論文《改變步長的輸電線路不平衡張力計(jì)算方法》(出自《電力建設(shè)》，2010，31(12)：26-29.)和論文《重覆冰區(qū)線路不均勻脫冰的不平衡張力計(jì)算》(出自《電力建設(shè)》，2014，35(10)：52-57.)等均采用了試湊法進(jìn)行求解，其差別主要是初值選擇及步長調(diào)整判別上略有不同。根據(jù)試湊法的計(jì)算步驟，可知其舍入誤差傳播范圍廣，因而增加了對(duì)初值精度的要求。

采用以上方法在一般情況下可以獲得收斂性較好的數(shù)值解，但由于其為避免求解超越方程和方便求解而使用替代式導(dǎo)致產(chǎn)生了模型誤差，從而無法保證所有計(jì)算的收斂性。其誤差主要體現(xiàn)在：①等線長法所使用的斜拋物線線長公式相比懸鏈線帶來的誤差。②檔內(nèi)平均應(yīng)力采用檔距中央電線的應(yīng)力代替所帶來的誤差，其在高差角較大時(shí)尤為明顯。③掛點(diǎn)位移與檔內(nèi)應(yīng)力的關(guān)系式中忽略了檔內(nèi)高差增量的影響。④懸掛點(diǎn)平衡方程電線垂直荷載的計(jì)算采用原始檔距及高差，未考慮檔距及高差增量的影響。

發(fā)明內(nèi)容