一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，该方法适用于800千伏架空高压输电线路；所述方法考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距三个因素对脱冰跳跃高度的影响；该方法包括以下步骤：现场测出连续档输电线路的参数；通过建模确定脱冰跳跃高度H’；对所述脱冰跳跃高度H’线性拟合；确定脱冰跳跃高度H。该方法通过连续档档距修正系数和覆冰时及脱冰后的弧垂差值，来计算连续档输电线路脱冰跳跃高度，连续档档距修正系数主要考虑了脱冰档档距和非脱冰档档距。本发明的计算方法主要针对的是800KV连续档输电线路脱冰跳跃高度的计算方法，对此工况下脱冰跳跃高度的计算有参考意义。
【专利说明】一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，更具体涉及一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法。
【背景技术】
[0002]脱冰跳跃作为覆冰灾害事故的常见类型之一，会给输电线路造成重大破坏。覆冰导线在气温升高，或自然风力作用，或人为振动敲击之下会产生不均匀脱冰或不同期脱冰，引起导线脱冰跳跃。脱冰不但影响导线以后的再覆冰过程，而且由于瞬时拉力的骤变和导线的剧烈跳跃，还会对线路产生危害很大的电气或机械事故。因此，对导线脱冰跳跃开展计算分析，对±800kV同塔双回输电线路安全运行的可靠性与经济性，有着重要的现实意义。
[0003]连续档的导线脱冰跳跃，与孤立档导线脱冰不同:由于直线塔上悬垂绝缘子串可以发生纵向摆动，因而存在相邻档间的动力耦合。具体而言，连续档中一档导线发生脱冰时，脱冰档的导线张力减小，脱冰档与相邻档间出现不平衡张力，在此不平衡张力的作用下，悬挂点的悬垂绝缘子串向相邻的未脱冰档方向摆动。悬挂点绝缘子串的纵向偏移产生两方面的效果:一方面脱冰档的等效档距增大，相邻未脱冰档的等效档距减小，脱冰档的等效档距增大，则在线长不变的情况下，其静态弛度减小；另一方面悬挂点产生垂直位移。两方面的作用都会增大导线的跳跃高度。从能量角度来看，相邻未脱冰档等效档距减小，因而导线弛度增大则重力势能减小，张力减小则弹性势能减小，该部分势能通过绝缘子串的摆动，对脱冰档的导线做功，增大了脱冰档的导线跳跃高度。
[0004]架空线脱冰跳跃高度的计算公式，只考虑了弧垂差这一个因素对脱冰跳跃高度的影响，没有考虑脱冰档和非脱冰档档距对脱冰跳跃高度的影响。故提出一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法以克服上述问题。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的是提供一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，该方法考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距这三个因素对脱冰跳跃高度的影响，为800KV连续档输电线路脱冰跳跃高度的计算提供了参考。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，该方法适用于800千伏架空高压输电线路；所述方法考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距三个因素对脱冰跳跃高度的影响；该方法包括以下步骤:
[0007](I)现场测出连续档输电线路的参数；
[0008](2)通过建模确定脱冰跳跃高度H’ ；
[0009](3)对所述脱冰跳跃高度H’线性拟合；
[0010](4)确定脱冰跳跃高度H。
[0011]本发明提供的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(I)中参数包括脱冰档档距L1、非脱冰档档距L2、导线未覆冰时弧垂F1和导线覆冰后弧垂F2。
[0012]本发明提供的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(2)通过有限元软件按照所述步骤(I)中的参数进行建模。
[0013]本发明提供的另一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，通过所述步骤(3)中的线性拟合确定参数A、B和C，最终确定所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H。
[0014]本发明提供的再一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H确定过程为:
[0015]通过确定档距修正系数K ；
[0016]确定弧垂差Af:；
[0017]确定脱冰跳跃高度H。
[0018]本发明提供的又一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(2)中的档距修正系数K通过下式确定:
[0019]K = B+C(L「L2)
[0020]其中，B和C为参数。
[0021]本发明提供的又一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(3)中的弧垂差Af:为所述导线未覆冰时弧垂F1与导线覆冰后弧垂F2的差，SP:
[0022]Af = FrF2。
[0023]本发明提供的又一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H通过下式确定:
[0024]H = Α*Κ* Δ f
[0025]其中，A为参数。
[0026]本发明提供的又一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述参数A通过下式线性拟合H’确定:
[0027]H，= A* Δ f
[0028]其中，参数A为所述线性拟合H’中的斜率；Λ f为变量；
[0029]所述参数B和C根据对拟合结果H’与LI与L2的差进行二次拟合确定:在所述二次拟合中引入档距修正系数K ;所述档距修正系数K为所述线性拟合H’计算结果与仿真计算结果的比值。
[0030]本发明提供的又一优选的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，所述建模过程为:
[0031]导线未覆冰时的找形分析；
[0032]采用非线性有限元瞬态动力学分析算法确定导线结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力；
[0033]所述找形分析过程为:首先按照输电线路段的代表档距确定导线张力，根据张力一弧垂理论建立导线的抛物线几何模型，然后通过反复更新导线的几何形状，进行非线性静力计算，直到导线最大位移矢量为零，则无需再次求解，找形结束。
[0034]和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0035]1、本发明考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距这三个因素对脱冰跳跃高度的影响，为800KV连续档输电线路脱冰跳跃高度的计算提供了参考；
[0036]2、本发明方法可以用于冰区输电线路的脱冰跳跃高度快速计算和预测；
[0037]3、本发明可以使一线人员快速的手算出危险段并针对危险的地段进行局部融冰或其它措施，从而减少因脱冰跳跃导致导线短路而引起的大规模停电；
[0038]4、本发明克服了我国很多地方，冰情的发展可能比较复杂使得仿真分析会比较困难的问题；
[0039]5、本发明对输电线路安全运行的可靠性与经济性，有着重要的现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明导线初始覆冰图；
[0041]图2为本发明导线脱冰图；
[0042]图3为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0044]实施例1:
[0045]如图1-3所示，本例的发明连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，该方法适用于800千伏架空高压输电线路；所述方法考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距三个因素对脱冰跳跃高度的影响；该方法包括以下步骤:
[0046](I)现场测出连续档输电线路的参数；
[0047](2)通过建模确定脱冰跳跃高度H’ ；
[0048](3)对所述脱冰跳跃高度H’线性拟合；
[0049](4)确定脱冰跳跃高度H。
[0050]所述步骤(I)中参数包括脱冰档档距1^、非脱冰档档距1^2、导线未覆冰时弧垂匕和导线覆冰后弧垂F2。
[0051]所述步骤(2)通过有限元软件按照所述步骤(I)中的参数进行建模。
[0052]通过所述步骤(3)中的线性拟合确定参数A、B和C，最终确定所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H。
[0053]所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H确定过程为:
[0054]通过确定档距修正系数K ；
[0055]确定弧垂差Λ f:;
[0056]确定脱冰跳跃高度H。
[0057]所述步骤⑵中的档距修正系数K通过下式确定:
[0058]K = B+C (L1-L2)
[0059]其中，B和C为参数.
[0060]所述步骤(3)中的弧垂差Λ f:为所述导线未覆冰时弧垂F1与导线覆冰后弧垂F2的差，即:
[0061]Af = F1-F20
[0062]所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H通过下式确定:
[0063]H = Α*Κ* Δ f
[0064]其中，A为参数。
[0065]所述参数A通过下式MATLAB线性拟合H’确定:
[0066]H，= A* Δ f
[0067]其中，参数A为所述线性拟合H’中的斜率；Λ f为变量；
[0068]所述参数B和C根据对拟合结果H’与LI与L2的差进行二次拟合确定:在所述二次拟合中引入档距修正系数K ;所述档距修正系数K为所述线性拟合H’计算结果与仿真计算结果的比值。
[0069]所述建模根据Ansys有限元软件确定，其过程为:
[0070]导线未覆冰时的找形分析；
[0071]采用非线性有限元瞬态动力学分析算法确定导线结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力；
[0072]所述找形分析过程为:首先按照输电线路段的代表档距确定导线张力，根据张力一弧垂理论建立导线的抛物线几何模型，然后通过反复更新导线的几何形状，进行非线性静力计算，直到导线最大位移矢量为零，则无需再次求解，找形结束。
[0073]有限元程序ANSYS可以模拟导地线单元几何非线性，考虑导地线预张力对塔线系统动力特性的影响，通过瞬态分析，得到塔线系统的动力响应。
[0074]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，该方法适用于800千伏架空高压输电线路；其特征在于:所述方法考虑了弧垂差、脱冰档档距和非脱冰档档距三个因素对脱冰跳跃高度的影响；该方法包括以下步骤: (1)现场测出连续档输电线路的参数； (2)通过建模确定脱冰跳跃高度H’； (3)对所述脱冰跳跃高度H’线性拟合； (4)确定脱冰跳跃高度H。
2.如权利要求1所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(I)中参数包括脱冰档档距L1、非脱冰档档距L2、导线未覆冰时弧垂F1和导线覆冰后弧垂F2。
3.如权利要求2所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(2)通过有限元软件按照所述步骤(I)中的参数进行建模。
4.如权利要求3所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:通过所述步骤(3)中的线性拟合确定参数A、B和C，最终确定所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H。
5.如权利要求4所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H确定过程为: 通过确定档距修正系数K; 确定弧垂差Af:； 确定脱冰跳跃高度H。
6.如权利要求5所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(2)中的档距修正系数K通过下式确定:
K = B+C (L1-L2) 其中，B和C为参数。
7.如权利要求6所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(3)中的弧垂差Af:为所述导线未覆冰时弧垂F1与导线覆冰后弧垂F2的差，SP:
Af = F1-F20
8.如权利要求7所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述步骤(4)中的脱冰跳跃高度H通过下式确定:
H = Α*Κ* Δ f 其中，A为参数。
9.如权利要求8所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述参数A通过下式线性拟合H’确定: H’ = A*Af 其中，参数A为所述线性拟合H’中的斜率；△ f为变量； 所述参数B和C根据对拟合结果H’与LI与L2的差进行二次拟合确定:在所述二次拟合中引入档距修正系数K ;所述档距修正系数K为所述线性拟合H’计算结果与仿真计算结果的比值。
10.如权利要求3所述的一种连续档输电线路脱冰跳跃高度的确定方法，其特征在于:所述建模过程为: 导线未覆冰时的找形分析； 采用非线性有限元瞬态动力学分析算法确定导线结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力； 所述找形分析过程为:首先按照输电线路段的代表档距确定导线张力，根据张力一弧垂理论建立导线的抛物线几何模型，然后通过反复更新导线的几何形状，进行非线性静力计算，直到导线最大位移矢量为零，则无需再次求解，找形结束。
【文档编号】G06F19/00GK104166802SQ201410407214
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】苏志钢, 王旭明, 吴静, 杨靖波 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院