输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置，所述方法包括对计算区域进行网格划分；在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布；根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹；根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量；根据所述覆冰增长量得到覆冰表面，完成覆冰结构构造。本发明专利技术实施例提供的输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置，在导线覆冰理论计算研究的基础上，编制了导线覆冰过程中过冷却水滴碰撞导线的数值模型，该模型将反馈的两随机水滴位置插值到网格节点上，最终获得过冷却水滴局部碰撞位置，实现对导线覆冰过程的模拟。

Method and device for predicting icing disaster development trend of transmission line

The embodiment of the invention discloses a method and a device for predicting a transmission line icing disaster trends, the method includes grid computing area; air flow calculation based on the grid, the velocity distribution; according to the fluid velocity distribution calculation of Water Droplets Collision Simulation Based on trajectory; the motion of Water Droplets Collision trajectory on the conductor surface water film, to obtain ice growth; get the ice surface according to the ice growth, complete ice structure. Method and device for prediction of development trend of transmission line icing disasters provided by the embodiment of the invention, calculated on the basis of research in icing on the theory, a numerical model of supercooled water droplets collision wire icing process, this model will drop two random position feedback interpolation to obtain final grid nodes. Cooling water partial collision position, simulate the icing process.

【技术实现步骤摘要】
输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置
本专利技术涉及输电线路覆冰灾害预测
，特别是涉及一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置。
技术介绍
架空输电线路的覆冰轻则引起线路过载荷以及导线舞动等危害，重则致使断线、倒塔，以致电网瘫痪。由此可见，架空输电线路覆冰严重地影响了输电网的可靠性，给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的威胁。由于输电线路覆冰主要受气象因子的影响，因此从气象因子方面讨论输电线路覆冰规律以及建立大气候背景下的输电线路覆冰预测模型具有十分重要的意义。覆冰增长机理研究的一般思路是以气象数据为依据，根据覆冰的热力学过程，建立理论模型，根据理论模型就能够预测线路或人工构筑物冰荷载增长趋势。这方面的研究工作经过多年的发展形成了许多基于气象数据针对线路进行覆冰计算的公式和模型，最具代表性的有Imai模型、Lenhard模型、Goodwin模型、Chaine模型、Makkonen模型、CRREL模型以及蒋兴良教授提出的一种较完善的流体力学模型等。但所有这些被提出或正在使用的模型或公式都不能充分表明其完备性，因为这些模型在预测同一气象条件下产生的冰重时会出现相差较大的预测结果。由于模型预测与实际测量间的较大差异，所以直到现在多数模型仍在不断研究和完善之中。由于没有常规和标准的导线覆冰观测，因此，建立导线覆冰的模型显然是必要的。而实际情况下，导线覆冰工况十分复杂，因此水滴撞击特性也就变得十分复杂。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置，以解决上述问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法，包括：对计算区域进行网格划分；在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布；根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹；根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量；根据所述覆冰增长量得到覆冰表面，完成覆冰结构构造。优选地，所述对计算区域进行网格划分，包括：在覆冰区域外部采用结构化网格，在覆冰区域采用动网格，所述覆冰区域外部和所述覆冰区域均属于所述计算区域。优选地，在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布，包括：基于二维控制方程，对控制方程进行雷诺平均，得到控制方程组，所述控制方程组中包括动量方程和压力修正值方程；以速度和压力作为基本变量，对所述控制方程组进行求解，得到流场速度分布。优选地，根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹，包括：根据所述流场速度分布计算水滴运动轨迹；根据所述水滴运动轨迹中水滴的位置插值到网格节点上；根据所述网格节点中水滴的位置计算局部碰撞率，所述局部碰撞率用于表征所述水滴碰撞轨迹。优选地，根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量，包括：根据所述水滴碰撞轨迹估算出水膜的平均速度；根据外界环境影响参数确定覆冰密度，所述外界环境影响参数包括空气温度、风速、水滴大小、空气中液水含量以及捕获物的大小、形状；根据所述水膜的平均速度和所述覆冰密度确定覆冰体积，所述覆冰体积用于表征所述覆冰增长量。第二方面，本专利技术实施例提供了一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测装置，包括：网格划分模块，用于对计算区域进行网格划分；流场计算模块，用于在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布；水滴碰撞轨迹计算模块，用于根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹；覆冰增长量计算模块，用于根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量；覆冰结构构造模块，用于根据所述覆冰增长量得到覆冰表面，完成覆冰结构构造。优选地，所述网格划分模块具体用于在覆冰区域外部采用结构化网格，在覆冰区域采用动网格，所述覆冰区域外部和所述覆冰区域均属于所述计算区域。优选地，所述流场计算模块包括：控制方程组确定子模块，用于基于二维控制方程，对控制方程进行雷诺平均，得到控制方程组，所述控制方程组中包括动量方程和压力修正值方程；流场速度分布计算子模块，用于以速度和压力作为基本变量，对所述控制方程组进行求解，得到流场速度分布。优选地，所述水滴碰撞轨迹计算模块包括：水滴运动轨迹计算子模块，用于根据所述流场速度分布计算水滴运动轨迹；插值子模块，用于根据所述水滴运动轨迹中水滴的位置插值到网格节点上；局部碰撞率计算子模块，用于根据所述网格节点中水滴的位置计算局部碰撞率，所述局部碰撞率用于表征所述水滴碰撞轨迹。优选地，所述覆冰增长量计算模块包括：水膜厚度估算子模块，用于根据所述水滴碰撞轨迹估算出水膜的平均速度；覆冰密度确定子模块，用于根据外界环境影响参数确定覆冰密度，所述外界环境影响参数包括空气温度、风速、水滴大小、空气中液水含量以及捕获物的大小、形状；覆冰体积确定子模块，用于根据所述水膜的平均速度和所述覆冰密度确定覆冰体积，所述覆冰体积用于表征所述覆冰增长量。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法及装置，在导线覆冰理论计算研究的基础上，编制了导线覆冰过程中过冷却水滴碰撞导线的数值模型，该模型将反馈的两随机水滴位置插值到网格节点上，最终获得过冷却水滴局部碰撞位置，实现对导线覆冰过程的模拟。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种过冷却水滴局部碰撞位置示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种水膜流动方向示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测装置的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法的流程示意图，如图1所示，该方法主要包括以下步骤。步骤S101：对计算区域进行网格划分。流场计算的准确性将直接关系到结冰区和结冰量计算的准确性，该计算区域中，覆冰区域外部采用结构化网格，在紧贴导线表面处，局部加密网格作为附面层区域O形网格并在结冰区域采用动网格技术，来流前缘取导线直径长度的15倍，尾流后缘取导线直径长度的30倍。步骤S102：在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布。在本专利技术实施例中基于二维Navier-Stocks控制方程，并对控制方程进行雷诺平均，得到式一所示的控制方程组。式一：其中，ρ为空气密度；u、v分别为流场沿x、y轴方向的速度分量；p为压力；μ为空气分子黏性系数；为雷诺应力。由于模拟圆形截面结冰的物理过程，以及准确计出算圆形绕流后涡的脱落及其气动特性，其中中湍流模型采用k-ω方程模型。采用以速度和压力作为基本变量的计算方法对流场进行求解，将动量方程与压力修正值方程结合起来，求解压力耦合方程。空气绕流流场数值模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法，其特征在于，包括：对计算区域进行网格划分；在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布；根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹；根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量；根据所述覆冰增长量得到覆冰表面，完成覆冰结构构造。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测方法，其特征在于，包括：对计算区域进行网格划分；在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布；根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹；根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量；根据所述覆冰增长量得到覆冰表面，完成覆冰结构构造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对计算区域进行网格划分，包括：在覆冰区域外部采用结构化网格，在覆冰区域采用动网格，所述覆冰区域外部和所述覆冰区域均属于所述计算区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述网格划分的基础上进行空气流场计算，获得流场速度分布，包括：基于二维控制方程，对控制方程进行雷诺平均，得到控制方程组，所述控制方程组中包括动量方程和压力修正值方程；以速度和压力作为基本变量，对所述控制方程组进行求解，得到流场速度分布。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述流场速度分布计算水滴碰撞轨迹，包括：根据所述流场速度分布计算水滴运动轨迹；根据所述水滴运动轨迹中水滴的位置插值到网格节点上；根据所述网格节点中水滴的位置计算局部碰撞率，所述局部碰撞率用于表征所述水滴碰撞轨迹。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述水滴碰撞轨迹对导线表面水膜的运动进行仿真，获得覆冰增长量，包括：根据所述水滴碰撞轨迹估算出水膜的平均速度；根据外界环境影响参数确定覆冰密度，所述外界环境影响参数包括空气温度、风速、水滴大小、空气中液水含量以及捕获物的大小、形状；根据所述水膜的平均速度和所述覆冰密度确定覆冰体积，所述覆冰体积用于表征所述覆冰增长量。6.一种输电线路覆冰灾害发展趋势预测装置，其特征在于，包括：网格划分模块，用于对计算区域进行网格划...

【专利技术属性】
技术研发人员：于虹，王龙飞，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53