[發明專利]基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析方法、系統、存儲介質及設備

在審

• 申請號: 202211422235.0
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115730515A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 范偉男;劉俊翔;王紅斌;莫文雄;欒樂;王勇;許中;周凱
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F119/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃衛萍

本發明涉及基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析方法、系統、存儲介質及設備，其方法包括步驟：S1、獲取低頻重構分量和高頻重構分量，并選取代表數據特征的分量數據；S2、利用處理后的數據計算非線性相關系數；S3、將風速和鐵塔響應的時間序列劃分為若干波動段研究；利用風速趨勢項的極值劃分風速階段；將風速數據歸一化后，再將風速波動段按照時序分段；根據風速波動段的劃分情況，對鐵塔各節點的振動加速度和傾斜角小波重構時序進行波動過程的劃分。本發明通過對桿塔的響應進行小波分解，利用神經網絡對結果學習分析，將數據劃分為和風場數據相關的分段數據，可以得到桿塔的波動特性，進而為桿塔的風險評估和力學分析提供參考依據。

技術領域

本發明涉及輸電鐵塔動態響應分析技術領域，尤其涉及基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析方法、系統、存儲介質及設備。

背景技術

我國沿海地區每年都會有大風、臺風等極端天氣，因強風導致的倒塔事故時有發生，可能會使局部地區電力中斷，對人們的生產、生活造成極大不便，嚴重影響電網的安全運行。架空輸電線路作為城市電網的“骨架”，在面對各類極端天氣沖擊時需要維持更高的安全可靠性。災害天氣的下對桿塔進行風險評估，對于抗災防災工作具有重大意義。

傳統的風荷載分析一般只考慮風速與鐵塔的受力或形變量的線性關系，容易忽略風場的湍流效應以及鐵塔動態響應的波動特性。在連續復雜風場中，輸電鐵塔的動態力學響應亦在頻域中存在一定規律，這也可以體現在其時間序列的波動特性上。因此，除了對鐵塔力學響應的時間序列進行分析之外，還需對各響應的時序波動過程進行研究，進而利用鐵塔各節點的力學模態響應波動特性參數計算節點形變約束，作為輸電鐵塔狀態評估的基礎。

發明內容

為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析方法、系統、存儲介質及設備，通過對桿塔的響應進行小波分解，利用神經網絡對結果學習分析，將數據劃分為和風場數據相關的分段數據，可以得到桿塔的波動特性，進而為桿塔的風險評估和力學分析提供參考依據。

本發明方法采用以下技術方案來實現：基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析方法，包括以下步驟：

S1、獲取風場與響應數據，對數據進行預處理，清除誤差數據，并標準化數據；利用MATLAB中Wavelet Toolbox對各項激勵和響應進行小波分解，分別將各低頻分量和各高頻分量進行合并重構，獲取低頻重構分量和高頻重構分量，并選取代表數據特征的分量數據；

S2、利用處理后的數據計算非線性相關系數；選取測點的各響應參數與風場特征參數的相關系數，將此相關系數最大處的風場特征參數類型作為劃分波動段的標準；

S3、以風速的低頻重構分量的相鄰極小值為界，將風速和鐵塔響應的時間序列劃分為若干波動段研究；利用風速趨勢項的極值劃分風速階段，包括高風段、降風段、升風段、低風段；將風速數據歸一化后，再將風速波動段按照時序分段；根據風速波動段的劃分情況，對鐵塔各節點的振動加速度和傾斜角小波重構時序進行波動過程的劃分，進而利用各響應波動過程中的波動特性參數，包含幅值、波長，進行鐵塔節點位移形變的離散計算。

本發明系統采用以下技術方案來實現：基于風波動過程的輸電鐵塔動態響應分析系統，包括：

重構分量獲取模塊：通過獲取風場與響應數據，對數據進行預處理，清除誤差數據，并標準化數據；利用MATLAB中Wavelet Toolbox對各項激勵和響應進行小波分解，分別將各低頻分量和各高頻分量進行合并重構，獲取低頻重構分量和高頻重構分量，并選取代表數據特征的分量數據；

風場與響應參數的相關系數計算模塊：通過利用處理后的數據計算非線性相關系數；選取測點的各響應參數與風場特征參數的相關系數，將此相關系數最大處的風場特征參數類型作為劃分波動段的標準；