基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，属于输电线领域；所要解决的技术问题是提供了通过构建多跨架空输电线覆冰找形的方法，可以直接求得多跨架空输电导线覆冰状态下的找形，同时可以计算出覆冰情况下的架空输电线应力的方法；解决该技术问题采用的技术方案为：读取多跨架空架空输电线基本数据、覆冰参数等信息，计算架空架空输电线水平应力、绝缘子串偏角，构建多跨架空输电线覆冰找形的方法，求解覆冰下架空输电线水平应力、绝缘子串偏角增量，通过计算出的数据构建多跨架空输电线覆冰的形状；本发明专利技术可广泛应用于输电线领域。

【技术实现步骤摘要】
基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法
本专利技术涉及一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，属于输电线

技术介绍
在经济高速发展的今天，电能已经成为社会发展与人民正常生活不可或缺的资源。输电线路作为重要的生命线工程，其安全运行已经受到广泛重视。输电线路覆冰是影响电力系统安全的重要因素之一。为了保证国家输电网络安全与稳定，需要对架空输电线进行合理的设计，架空输电线承受冰载时是否安全稳定以及架空输电线覆冰后如何合理地去除是在设计重冰区线路时必须要考虑的工况。目前经常采用的是利用有限元软件进行设计，为了分析覆冰对架空输电线的影响以及采用合理的方式去除覆冰，首先必须进行有限元建模。架空输电线作为柔索结构只受拉不受压，刚度低易受外界影响，其上承受自重、风载、覆冰等多种载荷，在重冰区，覆冰荷载对架空输电线安全影响较大，为了准确计算架空输电线的覆冰和脱冰响应，必须对覆冰状态下的架空输电线进行找形分析，其找形的精度直接影响后续动力分析的精确程度。关于导线的找形方法，目前已有一些针对单跨导线的找形方法，具体有直接迭代法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，多跨架空输电线包括通过K-1个绝缘子串依次连接的K个架空输电线，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取多跨架空输电线初始未覆冰的基本数据与覆冰参数信息；/nS2、计算初始未覆冰架空输电线水平应力和原长、绝缘子串偏角；/nS3、计算覆冰后各个绝缘子串偏角增量以及覆冰后架空输电线水平应力，其具体包括以下步骤：/nS301、将未覆冰状态下绝缘子串的偏角及其两端的架空输电线档距和高差作为覆冰状态下绝缘子串的偏角及其两端的架空输电线档距和高差的初始值；/nS302、依次对覆冰后各个绝缘子串的偏角赋值，计算各个绝缘子串两端的架空输电线的高差和档距，以...

【技术特征摘要】
1.一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，多跨架空输电线包括通过K-1个绝缘子串依次连接的K个架空输电线，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取多跨架空输电线初始未覆冰的基本数据与覆冰参数信息；
S2、计算初始未覆冰架空输电线水平应力和原长、绝缘子串偏角；
S3、计算覆冰后各个绝缘子串偏角增量以及覆冰后架空输电线水平应力，其具体包括以下步骤：
S301、将未覆冰状态下绝缘子串的偏角及其两端的架空输电线档距和高差作为覆冰状态下绝缘子串的偏角及其两端的架空输电线档距和高差的初始值；
S302、依次对覆冰后各个绝缘子串的偏角赋值，计算各个绝缘子串两端的架空输电线的高差和档距，以及受力状况；基于受力平衡原则，利用牛顿迭代法进行计算，依次得到覆冰后各个绝缘子串偏角；其中，每次计算得到覆冰后绝缘子串偏角值后，均将其作为覆冰状态下该绝缘子串的偏角初始值进行保存，同时将本次计算得到的该绝缘子串两端的架空输电线的档距和高差作为该架空输电线的档距和高差的初始值保存；
S303、重复步骤S302，再次利用牛顿迭代法进行计算，依次得到覆冰后各个绝缘子串偏角；然后判断两次计算得到的绝缘子偏角是否满足条件：max|θbj-θpj|＞δθ，(j＝1……K-1)，其中，θbj表示本次计算得到的覆冰后的第j个绝缘子串偏角，θpj表示上次计算得到的覆冰后的第j个绝缘子串偏角，δθ表示偏角差阈值；若满足，则返回步骤S302进行重新计算；否则，计算结束，并进入步骤S4；
S4、根据步骤S3计算得到的覆冰后各个绝缘子串偏角，各个架空输电线的档距、高差和水平应力构建多跨架空输电线覆冰的形状。


2.根据权利要求1所述的一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，其特征在于，所述步骤S302具体包括以下步骤：
S3021、对覆冰后各个绝缘子串的偏角赋值；
S3022、根据覆冰后第一个绝缘子串的偏角赋值、偏角的初始值，以及其两端的架空输电线的档距和高差的初始值，计算覆冰后第一个绝缘子串两端的架空输电线的档距和高差；
S3023、根据步骤S3022的计算得到的档距和高差，计算覆冰后第一绝缘子串两端的架空输电线的水平应力，并根据覆冰后第一个绝缘子串两端的架空输电线的水平应力计算第一个绝缘子串的受力；
S3024、判定第一个绝缘子串受力是否大于受力阈值，若大于，改变对第一个绝缘子串覆冰后偏角的赋值，重复步骤S3022～S3023，直至第一个绝缘子串受力小于阈值，则终止循环，同时将循环结束前对第一个绝缘子串的偏角赋值以及计算得到的其两端的架空输电线的档距、高差作为覆冰状态下第一个绝缘子串的偏角及其两端的架空输电线档距和高差的初始值保存，并进入步骤S3025；
S3025、对第二个至第K-1个绝缘子串重复上述步骤S3022～S3024，直到得到覆冰后所有绝缘子串偏角以及其两端的架空输电线的档距、高差和水平应力。


3.根据权利要求2所述的一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，其特征在于，所述步骤S3022中，绝缘子串两端的架空输电线的档距和高差的计算公式分别为：
lbj＝l′bj+cj(sinθbj-sinθ′bj)；
lbj+1＝l′bj+1-cj(sinθbj-sinθ′bj)；
hbj＝h′bj-cj(cosθbj-cosθ′bj)；
hbj+1＝h′bj+1+cj(cosθbj-cosθ′bj)；
其中，lbj和lbj+1分别表示覆冰状态下第j个绝缘子串两端的架空输电线j和j+1的档距；hbj和hbj+1分别表示第j个绝缘子串两端的架空输电线j和j+1的高差；l′bj和l′bj+1分别表示第j个绝缘子串两端的架空输电线j和j+1的档距的初始值；h′bj和h′bj+1分别表示第j个绝缘子串两端的架空输电线j和j+1的高差的初始值；θbj和θ′bj分别表示覆冰状态下绝缘子的偏角和偏角初始值；cj表示第j个绝缘子串的长度。


4.根据权利要求2所述的一种基于静力平衡的多跨架空输电线覆冰找形计算方法，其特征在于，所述步骤S3023中，覆冰后绝缘子串两端的架空输电线的水平应力的计算方法为：将步骤S3022计算得到的绝缘子串两端的架空输电线的档距和高差参数带入方程组，采用牛顿迭代法求解方程组，得到覆冰后绝缘子串两端的架空输电线的水平应力，所述方程组为：






其中：









其中，σbj和σbj+1分别表示覆冰后第j个绝缘子串两端的架空输电线j和架空输电线j+1的水平应力，xmbj和xmbj+1分别为覆冰后第j个绝缘子两端的架空输电线j和j+1最大弧垂点在局部坐标系下对应的横坐标，σbj和σbj+1分别为覆冰后第j个绝缘子两端的架空输电线j和j+1的水平应力，γj和γj+1分别表示覆冰后第j个绝缘子两端的架空输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙滔，谢东升，闫炜炀，张鑫，刘继武，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14