一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有限质点法的输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，包括以下步骤：首先进行质点属性的初始化，之后对路径单元进行设置并进行输电线路覆冰找形，接着设置不均匀脱冰场景，最后进行脱冰动态分析。本发明专利技术通过运动方程的求解及相关量的更新迭代完成输电线路不均匀脱冰模拟分析。该方法能够解决现有的有限元软件进行输电导线动态分析前建模复杂、繁琐的问题，可以仿真大量不同的复杂场景。本发明专利技术适用于有高差、无高差、均匀覆冰和不均匀覆冰、不均匀脱冰等多种情况，适用范围广，且计算速度较快。

A simulation method for nonuniform Ice Shedding of iced transmission lines based on finite particle method

The invention discloses a transmission line finite particle method of uneven Ice Shedding simulation method based on the analysis, includes the following steps: firstly the particle properties of path after initialization, unit settings and transmission line icing formfinding, then set off the uneven ice king, finally removing ice dynamic analysis. The simulation analysis of non-uniform Ice Shedding of transmission line is completed by solving the equation of motion and updating the correlation quantity. This method can solve the complex and tedious problems of the existing finite element software before the dynamic analysis of the transmission line, and can simulate a large number of different complex scenes. The present invention is applicable to many situations, such as height difference, non elevation difference, uniform ice coating, uneven ice coating, uneven ice shedding, etc., and has wide application range and fast calculation speed.

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法
本专利技术属于一种输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，特别是一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，对电力系统的要求越来越高。输电线路作为电网系统的重要组成部分，对其进行各种力学计算与静动态分析是保证电网安全性与稳定性的基础。输电导线作为柔索结构只受拉不受压，刚度低易受外界影响，覆冰荷载作为输电导线的常见荷载之一，对输电线路安全影响较大。输电导线脱冰振动时，杆塔、绝缘子串和金具等承受冲击载荷，杆塔承受不平衡张力，可能引发断线甚至倒塔等机械事故；相间电气间隙减小，可能引发闪络、短路等电气事故，严重威胁电网的安全运行。因此对输电导线不均匀脱冰动态进行分析尤为重要。输电线路不均匀脱冰模拟分析是输电塔线设计、覆冰脱冰灾害防御的重要基础。随着有限元软件的发展，在已有的输电线路不均匀脱冰模拟分析方法中，基于有限元软件进行输电线路建模和分析是应用最广的方法之一。而有限元软件建模时步骤较多，找形复杂、繁琐易出错，不同场景下的脱冰分析均从建模找形开始，不易仿真大量的场景；并且在求解时形成复杂的非线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取架空线路信息和覆冰厚度信息，包括：档距、高差、电线型号、覆冰厚度信息；步骤2、根据悬链线公式求解自重下的输电线路形状；步骤3、对输电导线进行单元划分，之后对质点属性进行初始化，所述质点属性包括质点的质量、位置和速度；步骤4、对质点的内力和外力进行初始化，之后设置路径单元，具体是确定路径单元内步长与步数；步骤5、将阻尼设置为虚拟阻尼，对输电线路进行覆冰找形；步骤6、设置输电导线不均匀脱冰场景，之后更新质点属性；步骤7、对质点的运动方程进行求解，得到质点位移；步骤8、利用步骤7获取的位移对质点进行更新，更...

【技术特征摘要】
1.一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取架空线路信息和覆冰厚度信息，包括：档距、高差、电线型号、覆冰厚度信息；步骤2、根据悬链线公式求解自重下的输电线路形状；步骤3、对输电导线进行单元划分，之后对质点属性进行初始化，所述质点属性包括质点的质量、位置和速度；步骤4、对质点的内力和外力进行初始化，之后设置路径单元，具体是确定路径单元内步长与步数；步骤5、将阻尼设置为虚拟阻尼，对输电线路进行覆冰找形；步骤6、设置输电导线不均匀脱冰场景，之后更新质点属性；步骤7、对质点的运动方程进行求解，得到质点位移；步骤8、利用步骤7获取的位移对质点进行更新，更新的内容包括质点的位移和内力；步骤9、判断是否到达迭代终止条件，如果到达，则覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析结束，否则转步骤7。2.根据权利要求1所述的一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，步骤2中悬链线公式为：该公式以左侧悬挂点为坐标原点，式中：y、x——输电导线各处纵坐标、横坐标；σo——架线气温下水平应力；h——相邻两悬挂点间沿荷载方向的高差；γ——导线覆冰前比载；Lh＝0——两侧悬挂点等高下的档内悬链线线长；l——相邻两悬挂点间垂直于荷载方向的投影距离，称为档距。3.根据权利要求1所述的一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，步骤3对质点属性进行初始化时，质点位置由步骤2中悬链线公式求得，质点初速度为0，线路的全部质量由质点承担，单元的质量平均分配给两边质点，质点质量Mi的计算公式为：式中Mi——第i个质点的质量；qi、qi+1——第i个、i+1个单元的质量。4.根据权利要求1所述的一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，步骤4设置路径单元为质点运动的基本单位，在路径单元内做出如下假设：(1)以线路的初始形态作为计算位移、变形和内力变化的基础构架；(2)线路的变形很小，可将转动视为中度大转动；(3)忽略几何变化对构件变形和内力计算的影响；(4)构件的组合、性质及约束不变；(5)路径单元内质点的性质不变，路径单元之间质点性质变化，所述质点的性质包括质量、数量、内力。5.根据权利要求1所述的一种基于有限质点法的覆冰输电线路不均匀脱冰模拟分析方法，其特征在于，步骤5中采用如下公式进行位移求解与更新，完成覆冰找形：

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琳雁，宋雯雯，谢云云，陈晞，吕友杰，蔡胜，李凯嵘，陈佳欣，卜京，殷明慧，姚娟，邹云，蔡晨晓，张俊芳，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32