一种导线风荷载计算方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种导线风荷载计算方法及装置，方法包括：基于预置Von Karman谱计算台风风场的脉动风功率谱；根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；根据脉动风功率谱、目标顺风湍流强度、湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。本申请能够解决现有技术中采用的风场特性并未考虑湍流特性对导线风荷载的影响，导致台风风场下的导线风荷载计算准确率较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种导线风荷载计算方法及装置
本申请涉及电网防灾
，尤其涉及一种导线风荷载计算方法及装置。
技术介绍
输电线路风偏跳闸是影响电网安全运行的主要原因之一。线路一旦发生风偏跳闸，由于重合成功率较低，往往造成非计划停运，严重影响供电可靠性，同时造成巨大经济损失。因此，准确的获取导线风荷载是很有必要的任务。现有技术在计算导线风荷载时，主要考虑良态风风场特性，而对台风作用下的导线风荷载未作明确规定，而良态风风场下的特性参数不适用于台风风场，其特性参数并未考虑台风风场的高湍流特性对导线脉动风荷载的影响；这也使得现有技术并没有考虑不同风场的湍流特性对风荷载的影响，从而导致台风风场下的导线风荷载的计算准确性较低。
技术实现思路
本申请提供了一种导线风荷载计算方法及装置，用于解决现有技术中采用的风场特性并未考虑湍流特性对导线风荷载的影响，导致台风风场下的导线风荷载计算准确率较低的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种导线风荷载计算方法，包括：基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱；根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。可选的，所述预置导线平均风荷载采用第一公式计算得到，所述第一公式为：其中，WmX为所述导线平均风荷载，ρ为空气密度，为导线高度为z处的平均风速，αc为风压不均匀系数，μsc为导线的体型系数，d为导线的外径，Lp为杆塔的水平档距，θ为风向与导线方向之间的夹角。可选的，所述基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱，包括：通过第二公式，基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱，所述第二公式为：其中，x为：其中，Su(z,n)为所述脉动风功率谱，σu为导线高度为z处的脉动风速标准差，n为脉动风速频率，Lu(z)为导线高度z处的所述湍流积分尺度，为导线高度z处的平均风速。可选的，所述通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度，包括：根据第三公式，通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度，所述第三公式为：Lu(z*)＝300(z*/300)0.46+alnδ；其中，Lu(z*)为导线高度z*处的所述湍流积分尺度，a为拟合参数，z*为所述预置离地高度，δ为所述预置地面粗糙长度。可选的，所述脉动风相干函数表示为：其中，Ru(M,M'；n)为M和M'两点脉动风速的相干系数，n为所述脉动风速频率，kru为脉动风速顺风向分量沿r(r＝x,y,z)轴的衰减指数，rM和rM'分别为M和M'两点沿r轴的坐标值，U(zM)和U(zM')分别为M和M'两点处的所述顺风向平均风速。可选的，所述根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载，包括：根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度和脉动风相干函数计算不同两个位置的脉动风速互动功率谱密度；根据所述脉动风速互动功率谱密度和导线传递至杆塔的风荷载影响因子计算导线风荷载的背景分量标准差；根据所述背景分量标准差和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。本申请第二方面提供了一种导线风荷载计算装置，包括：第一计算模块，用于基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱；第二计算模块，用于根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；第三计算模块，用于通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；构建模块，用于根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；求解模块，用于根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。可选的，所述预置导线平均风荷载采用第一公式计算得到，所述第一公式为：其中，WmX为所述导线平均风荷载，ρ为空气密度，为导线高度为z处的平均风速，αc为风压不均匀系数，μsc为导线的体型系数，d为导线的外径，Lp为杆塔的水平档距，θ为风向与导线方向之间的夹角。可选的，所述脉动风相干函数表示为：其中，Ru(M,M'；n)为M和M'两点脉动风速的相干系数，n为所述脉动风速频率，kru为脉动风速顺风向分量沿r(r＝x,y,z)轴的衰减指数，rM和rM'分别为M和M'两点沿r轴的坐标值，U(zM)和U(zM')分别为M和M'两点处的所述顺风向平均风速。可选的，所述求解模块，具体用于：根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度和脉动风相干函数计算不同两个位置的脉动风速互动功率谱密度；根据所述脉动风速互动功率谱密度和导线传递至杆塔的风荷载影响因子计算导线风荷载的背景分量标准差；根据所述背景分量标准差和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请中，提供了一种导线风荷载计算方法，包括：基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱；根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；根据脉动风功率谱、目标顺风湍流强度、湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。本申请提供的导线风荷载计算方法，根据台风风场的特性，引入湍流强度和湍流积分尺度等信息对导线的风荷载求取过程进行影响，从而使得计算的台风风场下的导线风荷载更加准确可靠。因此，本申请能够解决现有技术中采用的风场特性并未考虑湍流特性对导线风荷载的影响，导致台风风场下的导线风荷载计算准确率较低的技术问题。附图说明图1为本申请实施例提供的一种导线风荷载计算方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种导线风荷载计算装置的结构示意图；图3为本申请实施例提供的两跨导线的步布置示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。风压不均匀系数和风振系数取值的一种方法如表1：注：1.对跳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导线风荷载计算方法，其特征在于，包括：/n基于预置Von Karman谱计算台风风场的脉动风功率谱；/n根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；/n通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；/n根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；/n根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。/n

【技术特征摘要】
1.一种导线风荷载计算方法，其特征在于，包括：
基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱；
根据预置参考顺风湍流强度计算台风风场的目标顺风湍流强度；
通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度；
根据顺风向平均风速和脉动风速频率构建脉动风相干函数；
根据所述脉动风功率谱、所述目标顺风湍流强度、所述湍流积分尺度、脉动风相干函数和预置导线平均风荷载求解导线的等效静力风荷载。


2.根据权利要求1所述的导线风荷载计算方法，其特征在于，所述预置导线平均风荷载采用第一公式计算得到，所述第一公式为：



其中，WmX为所述导线平均风荷载，ρ为空气密度，为导线高度为z处的平均风速，αc为风压不均匀系数，μsc为导线的体型系数，d为导线的外径，Lp为杆塔的水平档距，θ为风向与导线方向之间的夹角。


3.根据权利要求1所述的导线风荷载计算方法，其特征在于，所述基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱，包括：
通过第二公式，基于预置VonKarman谱计算台风风场的脉动风功率谱，所述第二公式为：



其中，x为：



其中，Su(z,n)为所述脉动风功率谱，σu为导线高度为z处的脉动风速标准差，n为脉动风速频率，Lu(z)为导线高度z处的所述湍流积分尺度，为导线高度z处的平均风速。


4.根据权利要求1所述的导线风荷载计算方法，其特征在于，所述通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度，包括：
根据第三公式，通过预置离地高度和预置地面粗糙长度计算台风风场下的湍流积分尺度，所述第三公式为：
Lu(z*)＝300(z*/300)0.46+alnδ；
其中，Lu(z*)为导线高度z*处的所述湍流积分尺度，a为拟合参数，z*为所述预置离地高度，δ为所述预置地面粗糙长度。


5.根据权利要求1所述的导线风荷载计算方法，其特征在于，所述脉动风相干函数表示为：



其中，Ru(M,M'；n)为M和M'两点脉动风速的相干系数，n为所述脉动风速频率，kru为脉动风速顺风向分量沿r(r＝x,y,z)轴的衰减指数，rM和rM'分别为M和M'两点沿r轴的坐标值，U(zM)和U(zM')分别为M和M'两点处的所述顺风向平均风速。


6.根据权利要求1所述的导线...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂铭，刘小璐，罗啸宇，谢文平，黄正，肖凯，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44