覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法,包括以下步驟：(1)將給定的典型氣象條件下的導(dǎo)線應(yīng)力設(shè)定為導(dǎo)線允許的最大使用應(yīng)力，利用導(dǎo)線應(yīng)力狀態(tài)方程獲得導(dǎo)線在測試氣象條件下的應(yīng)力；(2)根據(jù)步驟（1）得到的導(dǎo)線應(yīng)力與載荷，利用導(dǎo)線懸鏈線方程得到導(dǎo)線的位移初始狀態(tài)；(3)根據(jù)位移初始狀態(tài)，利用導(dǎo)線動力學(xué)方程，獲得各個待測時刻下導(dǎo)線當(dāng)前測試檔中各點的位移和張力狀態(tài)。該方法能夠可靠地測算出給定氣象條件下導(dǎo)線脫冰跳躍每一離散時刻的位移和張力狀態(tài)。
【專利說明】覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓輸電線路設(shè)計和測試，特別是涉及一種覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電線路長期運行在大氣環(huán)境中受到風(fēng)、覆冰等非人力因素的干擾。我國是覆冰最嚴(yán)重的國家，線路冰害事故發(fā)生的概率居于世界前列。覆冰對輸電線路正常運行的三大危害之一在于不均勻覆冰或不同期脫冰產(chǎn)生的張力差，電氣上可能導(dǎo)致相間短路跳閘、閃絡(luò)，機(jī)械上對絕緣子串、桿塔形成較大的不平衡張力損壞絕緣子甚至引起桿塔倒塌，直接威脅電力系統(tǒng)的安全運行。另外隨著西部大開發(fā)中水電資源建設(shè)規(guī)模的空前擴(kuò)大，超長距離的超、特高壓輸電要穿越高寒、高濕、重覆冰及高海拔地區(qū)，輸電線路覆冰災(zāi)害問題將更加突出，其中覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍問題就是需要深入開展研究的內(nèi)容之一。隨著我國特高壓電網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，導(dǎo)線截面積增大，分裂數(shù)增多，導(dǎo)線脫冰跳躍問題的研究需要更加深入的研究。
[0003]導(dǎo)線脫冰跳躍過程主要包括三個過程:(1)導(dǎo)線覆冰過程；(2)導(dǎo)線在一定的溫度、風(fēng)荷載、外力等條件下覆冰脫落，導(dǎo)線跳躍；(3)長時間的振蕩過程后導(dǎo)線達(dá)到新的應(yīng)力、弧垂?fàn)顟B(tài)。目前國內(nèi)外對輸電線路導(dǎo)線脫冰跳躍問題的研究主要采用實驗和數(shù)值模擬的方法。模擬試驗因其成本昂貴、結(jié)論可拓展性不強(qiáng)而掣肘，數(shù)值仿真方面，Jamaleddine, Mcclure等人通過有限元軟件ADINA對導(dǎo)線進(jìn)行了多個脫冰跳躍工況的數(shù)值仿真；Kalman采用有限元數(shù)值方法，研究不同檔距、脈沖荷載、脫冰工況下地線位移、拉力等響應(yīng)，并研究了一種除冰方法對地線的影響；Roshan Fekr等人以單導(dǎo)線輸電線路為對象，研究了覆冰厚度、脫冰位置等因素對脫冰跳躍過程的影響。國內(nèi)也有一些學(xué)者展開仿真測試研究?？偟膩碚f，由于實際線路參數(shù)的復(fù)雜性，如導(dǎo)線機(jī)械參數(shù)、檔距組合、高差、絕緣子串長、導(dǎo)線的動力阻尼等因素均會對導(dǎo)線的脫冰跳躍過程產(chǎn)生顯著影響，因此計算機(jī)模型很難準(zhǔn)確模擬線路的實際情況，同時仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性也沒有得到試驗的驗證。目前線路設(shè)計對脫冰跳躍的考慮，一般根據(jù)經(jīng)驗公式進(jìn)行校核計算。運行經(jīng)驗表明，經(jīng)驗公式對于線路防脫冰跳躍的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。但經(jīng)驗公式本身沒有給出適用范圍，并且對影響導(dǎo)線脫冰跳躍的諸多因素沒有考慮完全，因而還有其不盡完善之處?？傊?，目前國內(nèi)外對導(dǎo)線脫冰跳躍問題的研究還很不成熟，針對其的仿真測試研究很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，能夠可靠地測算出給定氣象條件下導(dǎo)線脫冰跳躍離散時刻的位移和張力狀態(tài)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，包括以下步驟:
[0007](I)將給定的典型氣象條件組合下的導(dǎo)線應(yīng)力中最大值(σ工)設(shè)定為導(dǎo)線允許的最大使用應(yīng)力，利用以下的導(dǎo)線應(yīng)力狀態(tài)方程式獲得導(dǎo)線在測試氣象條件下的應(yīng)力(σ π)，
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將給定的典型氣象條件組合下的導(dǎo)線應(yīng)力中最大值(σI)設(shè)定為導(dǎo)線允許的最大使用應(yīng)力，利用以下的導(dǎo)線應(yīng)力狀態(tài)方程式獲得導(dǎo)線在測試氣象條件下的應(yīng)力(σ π)，
2.如權(quán)利要求1所述的覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，其特征在于，步驟(1)中，從已知的多組典型氣象條件中選取出一組典型氣象條件作為所述給定的典型氣象條件，該組典型氣象條件是在所述多組典型氣象條件中使導(dǎo)線應(yīng)力最接近導(dǎo)線允許的最大應(yīng)力的那組典型氣象條件。
3.如權(quán)利要求1所述的覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，其特征在于，步驟(1)中，導(dǎo)線的代表檔距L通過下式計算:
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，其特征在于，步驟(I)中，載荷q通過下式計算:
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的覆冰導(dǎo)線脫冰跳躍仿真測試方法，其特征在于，步驟(3)中，采用基于中心差分的顯式直接積分算法測算所述位移和張力狀態(tài)，因此速度和加速度矢量為:
【文檔編號】G06F19/00GK103942417SQ201410132356
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】王黎明, 高亞云, 孟曉波, 梅紅偉, 候鐳, 傅觀君, 汪創(chuàng) 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院