[發明專利]一種任意高差覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法

有效

• 申請號: 201911028659.7
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110968935B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 游溢;何成;高榮剛;張龍;晏致濤;趙建平;王欣欣;李孟珠;董新勝;莊文兵
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力有限公司電力科學研究院;重慶科技學院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發明公開了一種任意高差覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法，本專利申請建立了考慮兩端不同高度的輸電線路脫冰理論分析簡化模型，將輸電線的脫冰荷載視為一種突加動荷載，基于索結構理論和能量方法，給出任意高差情況下覆冰輸電線的最大跳躍高度計算簡化方法，供山地輸電線路防脫冰設計和抗冰加固參考。包括以下步驟：S1、考慮高差的覆冰輸電線路脫冰狀態分析；S2、建立動張力和最大跳躍高度關系模型；S3、基于能量原理的求解。

技術領域

本發明涉及輸電線路技術領域，特別是涉及一種任意高差覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法。

背景技術

已有算法將輸電線的脫冰荷載視為一種突加動荷載，考慮阻尼的衰減效應，基于功能原理和能量守恒定律，推導了導線跳躍高度的理論計算公式。但是該推導過程假定了覆冰導線為拋物線形狀，這在大變形狀態下會導致很大的誤差。并且，該推導的理論中含有不同狀態的張力變量，這在實際工程中是未知的，很難應用。有些文獻給出了脫冰跳躍高度的近似擬合公式，但是缺少理論支持。

另外，申請人已有專利公開了一種單跨覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法(CN201910052032.9)，未考慮高差的情況，不適用于山地輸電線的相關計算，目前尚未有能考慮任意高差的覆冰輸電線路脫冰理論和計算方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種任意高差覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種任意高差覆冰輸電線路脫冰最大跳躍高度的算法，

S1、任意高差覆冰輸電線路脫冰狀態分析

將輸電線路脫冰狀態分為四種，包括：

狀態I：任意高差輸電線未覆冰狀態，在重力作用下，輸電線路呈懸鏈線關系；

狀態II：任意高差輸電線路覆冰后狀態，在重力作用下，輸電線路發生下垂，產生垂度位移；

狀態III：脫冰后，輸電線路發生跳躍，在某個時間點，輸電線路達到最大跳躍高度；

狀態IV：脫冰振動后，輸電線路經過長時間的衰減振動達到穩定位置；

對任意高差懸鏈線方程的邊界求解，得出任意高差懸點架空線的懸鏈線方程為：

式中，z為懸鏈線的豎向坐標，x為水平向坐標，γ為輸電線比載，σ₀為初應力，sh為雙曲正弦函數，arcsh為反雙曲正弦函數,h_AB為輸電線兩端高差，l為水平跨度；

脫冰振動考慮狀態II到狀態III的位移差值，取跨中位移為最大跳躍高度，采用能量法進行求解，從狀態I到狀態II，覆冰對輸電線路做了功，根據功能原理，功轉化成為狀態III下輸電線的應變能和勢能，根據能量關系，推導輸電線的最大跳躍高度A；

S2、建立動張力和最大跳躍高度關系模型

S2.1、覆冰輸電線脫冰振動運動方程

狀態I：設覆冰輸電線為小垂度索，則，兩端無高差輸電線路的運動方程為：

式中，t為時間，s為輸電線曲線方向，x為水平向坐標，z為豎向坐標，w(x,t)為豎向位移，h為水平動張力，m為輸電線質量，H為輸電線水平張力；

當兩端有高差時，輸電線與水平線形成θ角度傾斜，進行坐標系變換，則運動方程為：