【技术实现步骤摘要】
本申请属于输电线路，具体涉及一种双材料导线的张力分布测量方法及系统。
技术介绍
1、输电线路的导线往往由芯体及导体两部分组成。其中，芯体主要承力，导体主要流通电流。当导线架设在两个铁塔之间后，导体会由于自身重力、荷载、温升等原因而伸长承受张力。对于导线间的张力分布，传统的计算方法将由导体及芯两种材料组成的导线等效为一个单一材料的导线，但这样忽视不同材料对张力的影响，是无法准确地求得考虑导体及芯两种材料在弹性模量、热膨胀系数两方面物理特性差异下的张力分布。
2、现有针对两种不同材料的输电导线张力计算考虑了两种材料弹性模量差异对张力分配的影响，但是没有考虑两种材料热膨胀系数差异对张力分配的影响，也没有考虑两者之间在温度上的差异，这种简化导致随着两种材料的热膨胀系数差异增大，张力分配误差也增大，得到的张力分布数据准确度低，导致工程建设的输电线路的导线的安全系数达不到预期。
技术实现思路
1、本申请提出了一种双材料导线的张力分布测量方法及系统，额外考虑了热膨胀系数和温度对不同材料的导体和芯体的张力分布影响，得到准确性更高的张力分布数据，并根据高准确度的张力分布数据提升了输电线路工程建设的安全性。
2、本申请的第一方面提供了一种双材料导线的张力分布测量方法，所述方法包括：
3、使用传感器采集导线测量数据；其中，所述导线测量数据包括导线总张力和温度变化数据；
4、根据温度变化数据、导体热膨胀系数和芯体热膨胀系数进行计算，分别得到导体温度形变和芯体
5、根据导线总张力、导体温度形变、芯体温度形变、导体弹性模量和芯体弹性模量进行计算，分别得到导体张力和芯体张力；
6、根据导体张力和芯体张力，对导线总张力进行分析，得到导线的张力分布。
7、上述方案从输电线路的导线上实时测量导线数据，得到准确的导线总张力和温度变化数据等数据；然后根据温度变化数据，结合导体和芯体这两种不同材料的热膨胀系数进行计算，分别得到在温度影响下的导体温度形变和芯体温度形变；再基于导线总张力、导线总形变，以及导体温度形变和芯体温度形变，对导体和芯体的另一种由张力导致的弹性形变进行计算，并通过两种不同材料的弹性模量，得到和导体、芯体的弹性形变密切相关的导体张力和芯体张力；最后根据导体张力和芯体张力，可在实际输电线路工程建设中准确评估导体及芯体各自的受力裕度储备情况，提升了工程建设的安全性。
8、在第一方面的一种可能的实现方法中，采集导线测量数据，具体为：
9、将张力传感器和塔杆的导线进行串联；
10、通过张力传感器对所述导线进行测量，得到导线总张力；
11、根据温度传感器对所述导线进行测量，得到温度变化数据；
12、根据导线总张力和温度变化数据，得到导线测量数据。
13、上述方案使用张力传感器对导线的张力进行测量，测到导线总张力；使用温度传感器对所述导线的温度变化进行测量，得到温度变化数据，以此获得导线测量数据为后续的计算提供了数据支撑。
14、在第一方面的一种可能的实现方法中，根据温度变化数据、导体热膨胀系数和芯体热膨胀系数进行计算，分别得到导体温度形变和芯体温度形变，具体为：
15、根据温度变化数据，确定导线初始温度和导线工作温度，并根据导线初始温度和导线工作温度确定导线温度差和导体温度差；其中，导体温度差等于导线温度差；
16、根据导线热传导系数、采集的导线电流数据和导线直径数据，得到导体-芯体温度差；
17、根据导体温度差，结合导体热膨胀系数进行计算，得到导体温度形变；
18、根据导体温度差和导体-芯体温度差，结合芯体热膨胀系数进行计算，得到芯体温度形变。
19、上述方案根据温度变化数据，确定了导线在工作过程中温度的变化，然后根据温度变化数据，以及不同材料对应的热膨胀系数，得到了导体温度形变和芯体温度形变，实现了考虑温度对导线长度变化的影响；并且还通过导线在工作过程中的输电数据，考虑到电流对芯体造成的额外温度变化导致导体和芯体的温度差，更进一步地考虑到温度的差异对材料形变的影响，提升了数据的精确度。
20、在第一方面的一种可能的实现方法中，根据导线总张力、导体温度形变、芯体温度形变、导体弹性模量和芯体弹性模量进行计算，分别得到导体张力和芯体张力，具体为：
21、基于导体和芯体首尾两端固定，得到导体总形变等于芯体总形变；其中，所述导体总形变为导体温度形变和导体弹性形变之和；所述芯体总形变为芯体温度形变和芯体弹性形变之和；
22、基于导体总形变等于芯体总形变，通过导线总张力、导体温度形变和芯体温度形变，得到导体弹性形变；
23、根据导体弹性形变和导体弹性模量，得到导体张力；
24、根据导线总张力和导体张力，得到芯体张力。
25、上述方案由于总形变是由弹性形变和温度形变导致的，因此在已知导体温度形变和芯体温度形变的情况下，结合导体弹性模量和芯体弹性模量分别进行计算，通过扣除温度对材料形变的影响，得到更准确的导体张力和芯体张力。
26、在第一方面的一种可能的实现方法中，基于导体总形变等于芯体总形变，通过导线总张力、导体温度形变和芯体温度形变，得到导体弹性形变，具体为：
27、所述导体总形变为导体温度形变和导体弹性形变之和；
28、所述芯体总形变为芯体温度形变和芯体弹性形变之和；
29、根据导线总张力，得到导体弹性形变和芯体弹性形变的关系；
30、基于导体总形变等于芯体总形变，通过所述关系、导体温度形变和芯体温度形变，得到导体弹性形变。
31、在第一方面的一种可能的实现方法中，导体弹性形变，具体为：
32、所述导体弹性形变，具体公式为：
33、
34、式中，εcond,t为导体弹性形变，t为导线总张力，ecore为芯体弹性模量，δt为导线温度差，αcond为导体热膨胀系数，αcore为芯体热膨胀系数，δt1为导体-芯体温度差，econd为导体弹性模量。
35、本申请第二方面提供了一种双材料导线的张力分布测量系统，所述系统包括：数据采集模块、温度形变计算模块、张力计算模块和张力分布计算模块；
36、其中，所述数据采集模块用于使用传感器采集导线测量数据；其中，所述导线测量数据包括导线总张力和温度变化数据；
37、所述温度形变计算模块用于根据温度变化数据、导体热膨胀系数和芯体热膨胀系数进行计算，分别得到导体温度形变和芯体温度形变；
38、所述张力计算模块用于根据导线总张力、导体温度形变、芯体温度形变、导体弹性模量和芯体弹性模量进行计算，分别得到导体张力和芯体张力；
39、所述张力分布计算模块用于根据导体张力和芯体张力，对导线总张力进行分析，得到导线的张力分布。
40、在第二方面的一种可能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述采集导线测量数据，具体为：
3.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述根据温度变化数据、导体热膨胀系数和芯体热膨胀系数进行计算，分别得到导体温度形变和芯体温度形变，具体为：
4.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述根据导线总张力、导体温度形变、芯体温度形变、导体弹性模量和芯体弹性模量进行计算，分别得到导体张力和芯体张力，具体为：
5.根据权利要求4所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述基于导体总形变等于芯体总形变，通过导线总张力、导体温度形变和芯体温度形变，得到导体弹性形变，具体为：
6.根据权利要求4所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述导体弹性形变，具体为：
7.一种双材料导线的张力分布测量系统，其特征在于，包括：数据采集模块、温度形变计算模块、张力计算模块和张力分布计算模块；
8.
9.根据权利要求7所述的双材料导线的张力分布测量系统，其特征在于，所述温度形变计算模块包括：导体温度形变计算单元；
10.根据权利要求7所述的双材料导线的张力分布测量系统，其特征在于，所述张力计算模块包括：张力计算单元；
11.根据权利要求7所述的双材料导线的张力分布测量系统，其特征在于，所述张力计算模块包括：导体弹性形变计算单元；
...【技术特征摘要】
1.一种双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述采集导线测量数据，具体为：
3.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述根据温度变化数据、导体热膨胀系数和芯体热膨胀系数进行计算，分别得到导体温度形变和芯体温度形变，具体为：
4.根据权利要求1所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述根据导线总张力、导体温度形变、芯体温度形变、导体弹性模量和芯体弹性模量进行计算，分别得到导体张力和芯体张力，具体为：
5.根据权利要求4所述的双材料导线的张力分布测量方法，其特征在于，所述基于导体总形变等于芯体总形变，通过导线总张力、导体温度形变和芯体温度形变，得到导体弹性形变，具体为...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚有军，朱映洁，江巳彦，何智文，颜子威，陈琳韬，林玉章，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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