一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备技术方案

一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备，包括：基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；基于所述输电塔上不同高度，按照设计模型中的风压分段设置大跨越输电塔高空梯度风平均风及脉动风风速实测点位，采集高空梯度风平均风及脉动风风速实测数据，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子，与传统的大跨越输电塔峰值因子计算方法相比，本发明专利技术方法有效解决了未考虑结构安全度和高空脉动风场特性的问题，具有更好的适用性和更高的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备
本专利技术涉及输变电工程杆塔结构风荷载计算方法领域，具体涉及一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备。
技术介绍
随着特高压工程建设的持续发展，大跨越输电塔数量逐年增加，高度高、荷载大、交直流共塔是未来大跨越杆塔的发展趋势。目前有多个大跨越输电塔塔高度超过300m，风荷载成为跨越塔最重要的控制荷载。300m高度以上风速、湍流强度等风荷载特性的分布规律尚不明确，有必要通过资料收集和现场实测等手段，对这一现状予以改善。杆塔风振系数、导地线阵风系数是输电线路抗风优化设计的关键参数，对输电线路抗风安全性和经济性具有重要影响。尽管有相关法规对上述参数进行了改进(例如DL/T5551—2018《架空输电线路荷载规范》)，但由于缺乏输电线路沿线风场实测数据支撑，其计算理论尚不完备，相关参数取值还有优化空间。峰值因子是衡量脉动风瞬时强度的指标，与风场特性和结构安全度有关，其取值对于杆塔风振系数、导地线阵风系数具有重要影响，其准确计算对于实现大跨越输电塔精益化抗风设计具有重要意义。(1)“峰值因子”也称“保证系数”，根据风工程基本理论，其取值与结构安全度相关。目前中国DL/T5551—2018《架空输电线路荷载规范》推荐峰值因子取2.5，美国ASCE荷载导则中推荐峰值因子的取值范围为3.5～4.0(典型取值3.6)，现行外峰值因子取值均未反映结构重要程度影响，需要基于超越理论按照杆塔结构重现期准确计算。(2)超越次数是计算输电塔峰值因子的重要参数，其取值与风场特性有关，一般理解为风速频谱的平均频率，与杆塔所处风场的实际脉动风特性有关。目前取值主要基于传统风工程理论中达文波特的实测数据确定，其实测主要在100m以下的低空开展，大跨越输电塔高度已达到或超过B类地貌的边界层高度，其风场特性需要通过实测数据分析确定。峰值因子是计算杆塔风振系数、导地线阵风系数的重要参数，现行规范取值为定值，未考虑大跨越输电塔结构安全度和高空脉动风场特性影响，因此大跨越输电塔峰值因子取值方法还存在不足或改善空间。
技术实现思路
针对现有技术中大跨越输电塔峰值因子计算方法中存在的问题，本专利技术提供了一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备，包括：基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；基于所述输电塔上不同节段的采集的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子。优选的，所述基于所述输电塔上不同节段的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数，包括：基于设计模型中的风压分段设置大跨越输电塔高空梯度风平均风及脉动风风速实测点位；采集所述实测点位的高空梯度风平均风及脉动风风速数据，进而得到大跨越输电塔上不同节段的风速频谱的平均频率；基于大跨越输电塔不同节段的风速频谱的平均频率，确定大跨越输电塔不同节段的极值风穿越次数。优选的，所述极值风穿越次数的计算式如下：fwi＝ni式中，fwi为第i节段的风速频谱的平均频率；ni为第i节段的极值风穿越次数ni。优选的，所述基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子，包括：基于各节段，以极值风载荷重现期n次超越为安全度标准，结合极值概率分布确定各节段峰值因子；基于各节段峰值因子得到所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达；基于所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达得到所述输电塔峰值因子。优选的，所述各节段峰值因子的计算式如下：式中，T为风荷载重现期；ni为第i节段的极值风穿越次数ni；gi为第i节段的峰值因子。优选的，所述输电塔类型由电压等级确定。基于同一种专利技术构思，本专利技术还提供一种大跨越输电塔峰值因子计算系统，包括：风载荷重现期确定模块，用于基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；极值风穿越次数确定模块，用于基于所述输电塔上不同节段的采集的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；峰值因子计算模块，用于基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子。优选的，所述极值风穿越次数确定模块包括：实测点位选择子模块，用于基于设计模型中的风压分段设置大跨越输电塔高空梯度风平均风及脉动风风速实测点位；风速频谱的平均频率确定子模块，用于采集所述实测点位的高空梯度风平均风及脉动风风速数据，进而得到大跨越输电塔上不同节段的风速频谱的平均频率；极值风计算子模块，用于基于大跨越输电塔不同节段的风速频谱的平均频率，确定大跨越输电塔不同节段的极值风穿越次数。优选的，所述峰值因子计算模块包括：各节段峰值因子计算子模块，用于基于各节段，以极值风载荷重现期n次超越为安全度标准，结合极值概率分布确定各节段峰值因子；向量表达子模块，用于基于各节段峰值因子得到所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达；输电塔峰值因子计算子模块，用于基于所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达得到所述输电塔峰值因子。本专利技术还提供一种计算机设备，包括：处理器和存储介质；所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序基于实现权利要求1至6中任意一项所述方法所设计；所述处理器用于运行所述存储介质中存储的程序。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供了一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备，包括：基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；基于所述输电塔上不同节段的采集的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子；与传统的大跨越输电塔峰值因子为定值相比，本专利技术根据输电塔结构类型的不同设计不同的极值风荷载重现期，并考虑输电塔上不同节段高度上风场特性，利用极值概率分布函数有针对性的计算各种结构类型输电塔各节段的峰值因子，使计算结果更准确，因而对于实现大跨越输电塔精益化抗风设计具有重要意义；2、本专利技术提供的一种大跨越输电塔峰值因子计算方法、系统及计算机设备，还效解决了未考虑结构安全度和高空脉动风场特性的问题，具有更好的适用性和更高的精度。附图说明图1为本专利技术的大跨越输电塔峰值因子计算方法流程图；图2为本专利技术风压分段示意图；图3为本专利技术的大跨越输电塔峰值因子计算系统示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术所述方法包括根据大跨越输电线路的重要程度，确定大跨越输电塔设计极值风荷载重现期T；根据大跨越输电塔沿塔高节段的高空梯度风平均风及脉动风风速实测数据，分析不同节段的风速频谱的平均频率fwi，由此确定大跨越输电塔不同节段的极值风穿越次数ni；按照极值概率分布理论在极值风荷载重现期n次超越为安全度标准，提出一种有效考虑结构安全度和高空风场特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨越输电塔峰值因子计算方法，其特征在于，包括：/n基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；/n基于所述输电塔上不同节段的采集的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；/n基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子。/n

【技术特征摘要】
1.一种大跨越输电塔峰值因子计算方法，其特征在于，包括：
基于输电塔类型确定极值风载荷重现期；
基于所述输电塔上不同节段的采集的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数；
基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输电塔上不同节段的风速，确定所述输电塔上各节段的极值风穿越次数，包括：
基于设计模型中的风压分段设置大跨越输电塔高空梯度风平均风及脉动风风速实测点位；
采集所述实测点位的高空梯度风平均风及脉动风风速数据，进而得到大跨越输电塔上不同节段的风速频谱的平均频率；
基于大跨越输电塔不同节段的风速频谱的平均频率，确定大跨越输电塔不同节段的极值风穿越次数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极值风穿越次数的计算式如下：
fwi＝ni
式中，fwi为第i节段的风速频谱的平均频率；ni为第i节段的极值风穿越次数ni。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各节段的极值风穿越次数和极值风载荷重现期确定所述输电塔峰值因子，包括：
基于各节段，以极值风载荷重现期n次超越为安全度标准，结合极值概率分布确定各节段峰值因子；
基于各节段峰值因子得到所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达；
基于所述输电塔所有节段峰值因子的向量表达得到所述输电塔峰值因子。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各节段峰值因子的计算式如下：



式中，T为风荷载重现期；ni为第i节段的极值风穿越次数ni；gi为第i节段的峰值因子。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵，杨风利，许志勇，邵帅，陈勇，王章轩，许奇，朱姣，沈文韬，张宏杰，黄国，王飞，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司建设分公司，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32