一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及防灾减灾工程的灾害评估领域，提供了一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法及系统。该方法包括，结合导地线参数并基于热力学原理和相关计算公式，建立导地线的温度预测模型；收集输电塔线体系运行数据和所在区域的气象数据，并将所收集的数据输入预测模型，形成导地线温度数据库；分别建立导地线和输电塔线体系两种模型，确定温度变化对导地线和输电塔线体系动力特性、响应、极限承载力等的影响规律；根据风速与预测温度的分布特征，分别建立二者的边缘分布，在此基础上建立考虑风速和预测温度相关性的联合分布模型，根据风速和预测温度的联合分布概率，分析考虑温度影响的风荷载作用下输电塔线体系的安全性。度影响的风荷载作用下输电塔线体系的安全性。度影响的风荷载作用下输电塔线体系的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及防灾减灾工程的灾害评估领域，尤其涉及一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]输电线路分布范围十分广泛，需要穿越复杂气象环境区，各种灾害极易导致输电线路故障发生，严重影响电力系统的安全稳定运行。输电塔线体系的跨度大，导地线随温度变化发生热胀冷缩，引起导地线不断张紧或松弛。当导线张紧时，会增大导地线的应力，当风荷载作用于张紧的导地线时会引起更大的应力和结构响应，增大输电塔线体系在风荷载作用下的失效风险；当导地线松弛时会减小与地面物体的安全距离，存在安全隐患。
[0004]截止目前，国内外已有学者对风荷载下输电塔线体系性能进行了评估，但这些研究中很少考虑风荷载作用时导地线的温度状态，导地线的温度能够显著影响弧垂，因此，忽略温度的影响将导致风荷载作用时结构的性能评估不准确。此外，现有的研究中不考虑温度和风速的相关性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法及系统，本专利技术基于长期风速、风向、环境温度、太阳辐射等的监测数据，利用基于物理原理的导地线温度预测模型，建立导地线温度分布数据库，考虑风速和温度的相关性，评估输电塔线体系的安全性能，提高风荷载作用下输电塔线体系的安全评估准确度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法。
[0008]一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，包括：
[0009]确定需要评估的输电塔线体系，获取导地线参数、输电塔线体系运行数据和环境气象数据；
[0010]根据导地线参数，建立导地线温度预测模型；
[0011]基于输电塔线体系运行数据和环境气象数据，采用导地线温度预测模型，得到导地线温度，以此构建数据库；
[0012]基于数据库，对导地线
‑
绝缘子模型和输电塔线体系有限元模型进行分析，确定导地线温度变化对风荷载下输电塔线体系安全性的影响规律，计算输电塔线体系在不同导地线温度和风速工况下的失效概率，建立不同温度下的输电塔线体系易损性曲线；根据不同温度下的输电塔线体系易损性曲线，计算输电塔线体系的损伤状态超越概率；
[0013]基于输电塔线体系的损伤状态超越概率，计算考虑风速和预测温度联合分布概率
的损伤状态超越概率，在联合分布概率的损伤状态超越概率达到设定的阈值时，对风致输电塔线体系的安全性进行分析。
[0014]进一步地，所述导地线温度预测模型根据导地线的静态热平衡方程确定，所述导地线的静态热平衡方程为：
[0015]q
c
+q
r
＝q
s
+I2R(T
avg
)
[0016]式中，q
c
为单位长度对流热损失率，q
r
为单位长度辐射热损失率，q
s
为太阳得热率，I为导体电流，R(T
avg
)为导体在该温度下的交流电阻。
[0017]进一步地，所述对导地线
‑
绝缘子模型和输电塔线体系有限元模型进行分析的过程包括：确定导地线温度变化引起的导地线弧垂和应力变化规律，计算不同导地线温度下，导地线
‑
绝缘子模型的模态信息和输电塔线体系有限元模型的模态信息，并进行比较分析，得到不同导地线温度下导地线和输电塔线体系在风荷载作用下的响应、极限承载能力和破坏特征，明确温度变化对风荷载下输电塔线体系安全性的影响规律。
[0018]进一步地，所述不同温度下的输电塔线体系易损性曲线为：
[0019]F
R
(IM
o
)＝P(EDP≥DS
i
|IM＝IM
o
)
[0020]式中，F
R
(IM
o
)为结构性能状态达到或超过某一临界值的概率，EDP为结构需求参数，DS
i
为结构第i个损伤状态，IM为风荷载强度指标。
[0021]进一步地，所述对风致输电塔线体系的安全性进行分析的过程包括：根据数据库中风速与导地线温度的分布特征，分别建立风速边缘分布概率模型和温度边缘分布概率模型，构建风速边缘分布概率模型的联合分布模型和温度边缘分布概率模型的联合分布模型，计算风速与导地线温度的联合分布概率；将风速与导地线温度的联合分布概率乘以对应输电塔线体系易损性曲线的损伤状态超越概率，形成风速和温度共同影响下的输电塔线体系破坏概率曲面。
[0022]更进一步地，所述构建风速边缘分布概率模型的联合分布模型和温度边缘分布概率模型的联合分布模型的过程包括：采用Copula函数分别构建风速边缘分布概率模型的联合分布模型和温度边缘分布概率模型的联合分布模型。
[0023]进一步地，考虑风速和预测温度联合分布概率的模型为：采用Copula函数建立风速与导地线温度间的联合分布模型，所采用函数如下：
[0024]f(x,y)＝c(u,v)
·
f(x)
·
g(y)
[0025]式中，为二维Copula函数的密度函数，和和分别为风速和导地线温度的概率密度函数。
[0026]本专利技术的第二个方面提供一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估系统。
[0027]一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估系统，包括：
[0028]数据获取模块，其被配置为：确定需要评估的输电塔线体系，获取导地线参数、输电塔线体系运行数据和环境气象数据；
[0029]模型构建模块，其被配置为：根据导地线参数，建立导地线温度预测模型；
[0030]数据库构建模块，其被配置为：基于输电塔线体系运行数据和环境气象数据，采用导地线温度预测模型，得到导地线温度，以此构建数据库；
[0031]风致响应影响分析模块，其被配置为：基于数据库，对导地线
‑
绝缘子模型和输电塔线体系有限元模型进行分析，确定导地线温度变化对风荷载下输电塔线体系安全性的影响规律，计算输电塔线体系在不同导地线温度和风速工况下的失效概率，建立不同温度下的输电塔线体系易损性曲线；根据不同温度下的输电塔线体系易损性曲线，计算输电塔线体系的损伤状态超越概率；
[0032]安全分析模块，其被配置为：基于输电塔线体系的损伤状态超越概率，计算考虑风速和预测温度联合分布概率的损伤状态超越概率，在联合分布概率的损伤状态超越概率达到设定的阈值时，对风致输电塔线体系的安全性进行分析。
[0033]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0034]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，其特征在于，包括：确定需要评估的输电塔线体系，获取导地线参数、输电塔线体系运行数据和环境气象数据；根据导地线参数，建立导地线温度预测模型；基于输电塔线体系运行数据和环境气象数据，采用导地线温度预测模型，得到导地线温度，以此构建数据库；基于数据库，对导地线
‑
绝缘子模型和输电塔线体系有限元模型进行分析，确定导地线温度变化对风荷载下输电塔线体系安全性的影响规律，计算输电塔线体系在不同导地线温度和风速工况下的失效概率，建立不同温度下的输电塔线体系易损性曲线；根据不同温度下的输电塔线体系易损性曲线，计算输电塔线体系的损伤状态超越概率；基于输电塔线体系的损伤状态超越概率，计算考虑风速和预测温度联合分布概率的损伤状态超越概率，在联合分布概率的损伤状态超越概率达到设定的阈值时，对风致输电塔线体系的安全性进行分析。2.根据权利要求1所述的输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，其特征在于，所述导地线温度预测模型根据导地线的静态热平衡方程确定，所述导地线的静态热平衡方程为：q
c
+q
r
＝q
s
+I2R(T
avg
)式中，q
c
为单位长度对流热损失率，q
r
为单位长度辐射热损失率，q
s
为太阳得热率，I为导体电流，R(T
avg
)为导体在该温度下的交流电阻。3.根据权利要求1所述的输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，其特征在于，所述对导地线
‑
绝缘子模型和输电塔线体系有限元模型进行分析的过程包括：确定导地线温度变化引起的导地线弧垂和应力变化规律，计算不同导地线温度下，导地线
‑
绝缘子模型的模态信息和输电塔线体系有限元模型的模态信息，并进行比较分析，得到不同导地线温度下导地线和输电塔线体系在风荷载作用下的响应、极限承载能力和破坏特征，明确温度变化对风荷载下输电塔线体系安全性的影响规律。4.根据权利要求1所述的输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，其特征在于，所述不同温度下的输电塔线体系易损性曲线为：F
R
(IM
o
)＝P(EDP≥DS
i
|IM＝IM
o
)式中，F
R
(IM
o
)为结构性能状态达到或超过某一临界值的概率，EDP为结构需求参数，DS
i
为结构第i个损伤状态，IM为风荷载强度指标。5.根据权利要求1所述的输电塔线体系风致响应影响与安全评估方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：田利，孟祥瑞，刘俊才，毕文哲，刘凯悦，
申请(专利权)人：山东省工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：