一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，该方法利用基础地理信息数据和输电线路设计标准信息，进行动态模拟仿真，大大缩短了输电线路检测和预警时间，该方法直接基于激光点云数据进行分析计算，数据获取更加安全可靠，不需要或很少需要进入现场测量，最大程度上降低了巡检人员的野外工作风险，该方法利用输电线路基础地理信息数据，数据易获取，且获取效率高，不受地理形态的限制，大大节省了检测成本，且能够及时发现输电线路隐患，巡检质量更高。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法
本专利技术涉及输电线路安全监测及仿真模拟
，更具体的说是涉及一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法。
技术介绍
目前，电力系统为我国社会经济的快速发展提供了强而有力的动力支持，而输电线路对供电的安全稳定性具有直接的影响，因此，保证输电线路在运行过程中的安全可靠性具有十分重要的意义。由于输电线路跨越区域范围广、所处地形复杂、所在自然环境恶劣、设备长期暴露在外等原因,输电线路非常容易受到机械张力作用、雷击闪络、材料老化、覆冰、高温等因素的影响而出现断股、磨损甚至是腐蚀等各种问题，影响电力系统安全和稳定。传统的输电线路维护以及走廊巡检工作均依靠人工现场勘探完成，这种人工巡视方式存在以下缺陷：1、人工作业工作效率低下；2、由于输电线路工作环境恶劣，工作人员的安全得不到保障；3、成本高，对于山区或者横跨河流的输电线路,耗时耗力,在很大程度上增加了成本投入；4、受到地形、地势的影响，输电线路隐患问题不能被及时发现，巡检质量难以保证；5、预警困难，依靠人为经验进行定性分析，分析结果存在个体化差异且预判不准确，不能很好地满足当前大规模电网建设的实际需求。因此，如何提供一种安全可靠、高效便捷的输电线路安全仿真模拟分析方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，该方法可以通过获取与输电线路相关的环境数据和自身参数信息，对输电线路进行安全检测，解决了现有的输电线路检测方式效率低下、不够安全、成本高且巡检质量低等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，该方法包括：预先获取输电线路周围的基础地理数据、激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息；基于基础地理数据和激光点云数据，进行线路走廊三维建模，生成线路走廊地形、地面及障碍物模型；基于激光点云数据，获取塔杆位置信息，进行点云数据筛选、杆塔定位、范围裁剪、自动分类和人工交互等自动建模过程，构建塔杆模型和导线模型；基于激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，生成特定工况条件下的导线弧垂方程；基于所述特定工况条件下的导线弧垂方程以及预先计算得到的瞬时工况信息，获取所述特定工况条件下的导线弧垂方程的导线应力系数；基于所述塔杆位置信息、所述塔杆模型和导线模型、所述导线应力系数以及多种预设的仿真工况信息，生成调整后的导线弧垂曲线；基于所述线路走廊地形、地面及障碍物模型以及所述调整后的导线弧垂曲线，动态模拟仿真导线弧垂曲线，对输电线路在不同工况条件下的安全距离进行分析和预警，并生成安全距离分析报告。进一步地，所述基础地理数据包括地形数据和影像数据，所述瞬时工况信息包括温度、覆冰、风速、光照和负荷数据，所述线路台账信息包括塔杆、导线台账。进一步地，上述基于激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，生成特定工况条件下的导线弧垂方程的过程，具体包括：步骤1：将输电线路近似为悬链线，并将悬链线方程简化为斜抛物线方程；在输电线路中，导线是以杆塔为支持物而悬挂起来的。对于悬挂点在两固定点A、B的一根柔软的(指不承受弯曲应力)且荷载沿线长均匀分布的绳索，其所形成的形状为“悬链线”。在输电线路中，当所使用的档距足够大时，导线材料的刚性影响可以忽略，同时导线的荷载沿线长均匀分布，则导线悬挂形状也可认为是“悬链线”。从“悬链线”特性公式中可以看出悬链线方程包含着双曲线函数，计算比较复杂不便使用，故一般将悬链线公式简化为斜抛物线公式或平抛物线公式。所谓斜抛物线公式是近似地认为导线荷载沿悬挂点连线上均匀分布而简化得来。所谓平抛物线是近似地认为导线荷载沿悬挂点间的水平线上均匀分布而简化得来。本专利技术以导线最低点作为坐标0点，相应公式如下：导线悬挂曲线方程为：式中，g为导线比载，单位为N/m.mm2；σ0为水平导线最低点应力，单位为MPa。简化后的斜抛物线方程为：式中，g为导线比载，单位为N/m.mm2；σ0为水平导线最低点应力，单位为MPa；为高差角。简化后的平抛物线方程为：式中，g为导线比载，单位为N/m.mm2；σ0为水平导线最低点应力，单位为MPa。步骤2：根据所述斜抛物线方程，并基于所述激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，计算导线最大弧垂，得到输电线路的导线弧垂方程。将导线悬挂曲线上任意一点至两悬挂点连线在铅直方向上的距离称为该点的弧垂。一般所说的弧垂，均指档内最大弧垂。具体公式如下：悬链线公式：式中，g为导线比载，单位为N/m.mm2；σ0为水平导线最低点应力，单位为MPa；h为档距两端悬挂点间的高差，l为档距。斜抛物线下，导线最大弧垂的计算公式为：式中，g为导线比载，单位为N/m.mm2；σ0为水平导线最低点应力，单位为MPa；l为档距，β为导线两端高差角，即当线路导、地线悬挂点不等高有高差时的高差角。平抛物线下，导线最大弧垂的计算公式为：进一步地，所述导线应力系数的获取过程，具体包括：步骤1：基于所述斜抛物线方程，构建表征导线水平应力随瞬时工况信息变化的导线状态方程；由于气象条件变化时，架空线所受温度和荷载也发生变化，相应其水平应力σ0和弧垂f也随着变化。为此要确定σ0大小，则必须要研究气象条件(或称状态)变化时，导线的应力会存在怎样的变化关系，因而引出了状态方程，即导线内的水平应力随气象条件的变化规律可用导线状态方程来描述。由斜抛物线方程确定的形式，略去推导过程，得到状态方程如下：式中，gm为初始气象条件下的比载，单位为N/m.mm2；gn为待求气象条件下的比载，单位为N/m.mm2；tm为初始气象条件下的温度，单位为℃；tn为待求气象条件下的温度，单位为℃；σm为在温度tm和比载gm时的应力，单位为MPa；σn—在温度tn和比载gn时的应力，单位为MPa；α为线温度线膨胀系数，单位为1/℃；E为导线的弹性系数，单位为MPa；为导线悬挂点高差角；l为档距，单位为m。步骤2：将预先测得的瞬时工况数据代入所述导线状态方程，根据导线水平应力与对应瞬时工况数据的变化关系，得到导线应力系数(即上述的水平导线最低点应力σ0)，为后期求不同工况条件下导线应力及几何曲线提供初始数据。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，该方法利用基础地理信息数据和输电线路设计标准信息，进行动态模拟仿真，大大缩短了输电线路检测和预警时间，该方法直接基于激光点云数据进行分析计算，数据获取更加安全可靠，不需要或很少需要进入现场测量，最大程度上降低了巡检人员的野外工作风险，该方法利用输电线路基础地理信息数据，数据易获取，且获取效率高，不受地理形态的限制，大大节省了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，其特征在于，包括：/n预先获取输电线路周围的基础地理数据、激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息；/n基于基础地理数据和激光点云数据，进行线路走廊三维建模，生成线路走廊地形、地面及障碍物模型；/n基于激光点云数据，获取塔杆位置信息，并构建塔杆模型和导线模型；/n基于激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，生成特定工况条件下的导线弧垂方程；/n基于所述导线弧垂方程以及预先计算得到的瞬时工况信息，获取所述特定工况条件下的导线弧垂方程的导线应力系数；/n基于所述塔杆位置信息、所述塔杆模型和导线模型、所述导线应力系数以及多种预设的仿真工况信息，生成调整后的导线弧垂曲线；/n基于所述线路走廊地形、地面及障碍物模型以及所述导线弧垂曲线，动态模拟仿真导线弧垂曲线，对输电线路在不同工况条件下的安全距离进行分析和预警，并生成安全距离分析报告。/n

【技术特征摘要】
1.一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，其特征在于，包括：
预先获取输电线路周围的基础地理数据、激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息；
基于基础地理数据和激光点云数据，进行线路走廊三维建模，生成线路走廊地形、地面及障碍物模型；
基于激光点云数据，获取塔杆位置信息，并构建塔杆模型和导线模型；
基于激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，生成特定工况条件下的导线弧垂方程；
基于所述导线弧垂方程以及预先计算得到的瞬时工况信息，获取所述特定工况条件下的导线弧垂方程的导线应力系数；
基于所述塔杆位置信息、所述塔杆模型和导线模型、所述导线应力系数以及多种预设的仿真工况信息，生成调整后的导线弧垂曲线；
基于所述线路走廊地形、地面及障碍物模型以及所述导线弧垂曲线，动态模拟仿真导线弧垂曲线，对输电线路在不同工况条件下的安全距离进行分析和预警，并生成安全距离分析报告。


2.根据权利要求1所述的一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，其特征在于，所述瞬时工况信息包括温度、覆冰、风速、光照和负荷数据。


3.根据权利要求1所述的一种输电线路通道多工况仿真模拟分析方法，其特征在于，基于激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，生成特定工况条件下的导线弧垂方程，具体包括：
将输电线路近似为悬链线，并将悬链线方程简化为斜抛物线方程；
根据所述斜抛物线方程，并基于所述激光点云数据、瞬时工况信息以及线路台账信息，计算导线最大弧垂，得到导线弧垂方程。


4.根据权利要求3所述的一种输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜利，牛晓兵，李世伟，成保，程玉涛，陈佐虎，白宏明，马长山，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司检修公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62