[發明專利]基于能量法的多跨架空輸電線覆冰找形計算方法

有效

• 申請號: 202010530289.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111737863B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 謝東升;孫滔;閆煒煬;劉繼武;張鑫
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發明屬于輸電線領域，公開了一種基于能量法的多跨架空輸電線覆冰找形計算方法，包括以下步驟：S1、獲取多跨架空輸電線初始未覆冰的基本數據與覆冰參數信息；S2、計算初始未覆冰架空輸電線水平應力和原長、絕緣子串偏角；S3、基于勢能最小原則計算覆冰后架空輸電線水平應力，以及各個絕緣子串偏角增量；S4、根據步驟S3計算得到的覆冰后各個絕緣子串的偏角和各個架空輸電線的檔距、高差和水平應力，構建多跨架空輸電線覆冰的形狀。本發明能夠簡化現有的有限元軟件進行多跨架空輸電線找形過程的建模復雜、繁瑣的問題，適用于有高差、無高差、多跨不同覆冰等多種情況，可廣泛應用于輸電線領域。

技術領域

本發明涉及一種基于能量法的多跨架空輸電線覆冰找形計算方法，屬于輸電線技術領域。

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。如何保證電力的輸送，這已經成為一個關乎國計民生的重要問題。為了保證國家輸電網絡安全與穩定，需要對架空輸電線進行各種力學計算與分析，架空輸電線覆冰是在設計重冰區線路時必須要考慮的工況。

目前常用的分析計算手段是有限元軟件，為了準確地分析覆冰架空輸電線的應力和弧垂，首先必須進行有限元建模。架空輸電線作為柔索結構只受拉不受壓，剛度低易受外界影響，其中覆冰荷載對架空輸電線安全影響較大，為了準確計算架空輸電線的覆冰和脫冰響應，必須對覆冰狀態下的架空輸電線進行找形分析，其找形的精度直接影響后續動力分析的精確程度。

關于導線的找形方法，目前已有一些針對單跨導線的找形方法，具體有直接迭代法、小彈性模量法和預制模型更新法等；而對于中間有直線塔的多跨架空輸電線，由于中間直線塔的絕緣子串可以發生偏角擺動，不能用已有的單跨找形方法。常用的多跨找形方法有代表檔距法，但代表檔距法精度比較低；其余的多跨找形方法大都基于有限元軟件，利用有限元軟件找形，不僅初始模型建立繁瑣，另外當需要改變檔距、弧垂及覆冰厚度等參數時需要重新建模，工作量巨大且不方便。為了解決此問題，需要提出一種新的多跨架空輸電線的覆冰找形方法。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種基于能量法的多跨架空輸電線覆冰找形計算方法，以便于直接求得多跨架空輸電線覆冰狀態下的找形，同時可以計算出覆冰情況下的多跨架空輸電線的應力。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于能量法的多跨架空輸電線覆冰找形計算方法，多跨架空輸電線包括通過K-1個絕緣子串依次連接的K個架空輸電線，包括以下步驟：

S1、獲取多跨架空輸電線初始未覆冰的基本數據與覆冰參數信息；

S2、計算初始未覆冰架空輸電線水平應力和原長、絕緣子串偏角；

S3、基于勢能最小原則計算覆冰后覆冰后架空輸電線水平應力，以及計算各個絕緣子串偏角增量，其具體包括以下步驟：

S301、將未覆冰狀態下絕緣子串偏角及其兩端架空輸電線檔距和高差，作為覆冰狀態下絕緣子串偏角及其兩端架空輸電線檔距和高差的初始值；

S302、依次對覆冰后各個絕緣子串的偏角賦值，計算覆冰后各個絕緣子串兩端架空輸電線的高差和檔距以及各個架空輸電線的水平應力；然后基于勢能最小原則，利用三分法進行計算，依次得到覆冰后各個絕緣子串偏角；其中，每次計算得到覆冰后絕緣子串偏角值后，均將其作為覆冰狀態下該絕緣子串的偏角初始值進行保存，同時將本次計算得到的該絕緣子串兩端架空輸電線的檔距和高差，作為該架空輸電線檔距和高差的初始值保存；