[發明專利]評估下擊暴流下輸電鐵塔安全性的方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202011210259.0
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112507414B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉建軍;李鴻澤;儲昭杰;王永強;劉洋;楊立恒;袁光宇;高超;柏倉;黃日星;吳佰建;郭小明
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國網江蘇省電力有限公司;江蘇省電力試驗研究院有限公司;東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F30/28;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

本發明公開了一種評估下擊暴流下輸電鐵塔安全性的方法、系統及存儲介質，方法包括以下步驟：根據輸電鐵塔設計信息，劃分輸電鐵塔塔段，設置風荷載模擬點，建立輸電鐵塔三維有限元數值模型，在模型文件中預設載荷信息文件接口；確定下擊暴流風場結構，完成對風場結構各組成成分的模擬，遍歷風荷載模擬點，生成各風荷載模擬點處的風速以及風荷載；將載荷導入輸電鐵塔三維數值模型中，對鐵塔進行瞬態動力分析，根據分析結果計算輸電鐵塔結構整體風振系數；根據天氣預報數據，生成下擊暴流參數，計算各點時變平均風，用結構整體風振系數將平均風放大，得到等效靜力風荷載，對鐵塔進行準靜態分析，利用分析結果評估輸電鐵塔結構安全性。

技術領域

本發明屬于輸電技術領域，具體涉及一種輸電鐵塔結構的安全評估方法。具體是下擊暴流天氣下輸電鐵塔力學響應分析以及快速評估安全狀態的方法、系統及存儲介質。

背景技術

近年來，我國的科學技術和國民經濟迅猛發展，國家對工業建設投入了大量人力物力，而電力工業更是其中的重要環節，倍受國家關注。輸電鐵塔結構是由不同規格角鋼連接而成的空間體系，不同輸電鐵塔的高度也不盡相同，從幾十米到幾百米不等。輸電鐵塔體系結構復雜，對它的研究也較一般的建筑結構難度更大，且現今的輸電線路規模增大，研究輸電鐵塔結構的安全性，特別是在極端天氣下的健康狀況是非常有必要的。

下擊暴流作為極端天氣中的一種，能產生破壞力極強的瞬時大風，對于輸電鐵塔這種高聳柔性結構，極易受其影響，會嚴重影響輸電線路的安全運行。輸電線路作為國家的大型生命線工程，一旦發生倒塌破壞事故，會導致國家經濟受損，人民生命財產安全受到威脅。而工程中對下擊暴流風場結構的確定方法不夠具體，且缺乏較為簡潔快速的鐵塔抗下擊暴流的設計的安全評估方法。因此，有必要發明一種有效的方法能夠從理論上確定下擊暴流的風場結構，從技術上快速解決輸電鐵塔結構的力學響應分析以及安全狀態評估的問題，從而提高鐵塔抗強對流天氣的快速應急管理能力。

發明內容

發明目的：本發明目的在于能夠提供一種評估下擊暴流下輸電鐵塔安全性的方法，利用該方法能夠快速分析在下擊暴流這種強對流天氣下輸電鐵塔結構的風振響應，實現對輸電鐵塔結構的快速安全分析，滿足實際的工程應用。

技術方案：一種評估下擊暴流下輸電鐵塔安全性的方法，包括以下步驟：

1)根據輸電鐵塔設計信息，設置風荷載模擬點，建立輸電鐵塔三維有限元數值模型；

2)確定下擊暴流風場結構，完成對風場結構各組成成分的模擬，遍歷風荷載模擬點，生成各風荷載模擬點處的風速以及風荷載；

3)將載荷信息文件對接至輸電鐵塔三維有限元數值模型中，對鐵塔進行瞬態動力分析，根據分析結果計算輸電鐵塔結構整體風振系數；

4)根據天氣預報數據，生成下擊暴流參數，并對鐵塔進行準靜態分析；

5)利用準靜態分析結果對輸電鐵塔結構進行快速安全評估。

進一步地，步驟1)包括以下具體步驟：

11)根據實際輸電線路中鐵塔的設計信息，將輸電鐵塔劃分為不同的塔段以及不同的分塊區域，把每個分塊區域簡化為一個模擬點進行風荷載模擬，以模擬點的風速代替所在分塊區域所有節點的風速，所述輸電鐵塔設計信息包括輸電鐵塔構件布局、結構尺寸、材質、牌號、數量等信息；

12)根據實際輸電鐵塔的材料設計信息，利用有限元軟件對輸電鐵塔進行三維有限元數值建模，采用梁單元對輸電鐵塔桿件進行模擬，單元之間的連接方式為固接；對梁單元進行設置，分別設置鐵塔桿件的參數，包括楊氏模量、泊松比、密度、截面形狀等；

13)將建立完成的輸電鐵塔三維有限元數值模型保存成為模型文件，并在文件中預留接口與載荷信息文件對接。

進一步地，步驟2)包括以下具體步驟：