【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高壓輸電線路可靠性，具體涉及一種高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，有助于全面掌握輸電線路風致響應(yīng)狀態(tài)，及時采取有效防范措施，提高輸電線路運維的可靠性。
技術(shù)介紹
1、作為一種大跨度、高柔度、強耦合的空間非線性系統(tǒng)，輸電塔-線體系結(jié)構(gòu)對于外部強風載荷的表現(xiàn)極為敏感。強風導(dǎo)致的線路結(jié)構(gòu)形變、倒塔、斷線等風災(zāi)事故給電網(wǎng)帶來了巨額經(jīng)濟損失，一直以來都是困擾輸電線路工程技術(shù)人員的重要難題。開展強風作用下的高壓輸電線路風致穩(wěn)定性研究，探究并構(gòu)建合理有效的輸電線路風災(zāi)防御方案，一直以來都是輸電工程
內(nèi)的關(guān)注焦點和研究熱點。
2、目前，國內(nèi)外有關(guān)學者進行輸電線路風致響應(yīng)分析及其穩(wěn)定性研究主要采用的三種技術(shù)手段有：現(xiàn)場實測、風洞試驗和數(shù)值模擬分析?？傮w而言，現(xiàn)場實測可以獲取較為準確的數(shù)據(jù)，但是成本高、難度大且單一的測量結(jié)果不能反映參數(shù)變化后的普遍性規(guī)律；相對于現(xiàn)場實測，風洞試驗方法更為便捷且試驗條件可控，但是風洞構(gòu)建周期長、成本高，一定程度上難以得到廣泛推廣；相對上述兩種方法，數(shù)值模擬分析其簡單易行、快速準確，經(jīng)參數(shù)修改可適用于不同工況，更容易獲得普遍性規(guī)律，因而成為目前的主流分析方法。
3、然而，現(xiàn)有研究大多僅僅集中于對特定高壓輸電塔-線體系進行風致響應(yīng)計算和結(jié)果分析，面向?qū)ο筝^窄，且沒有將分析結(jié)果進一步升華，構(gòu)建通用的高壓輸電線路風致響應(yīng)的評估和預(yù)測方法。本專利技術(shù)專利創(chuàng)新點在于選取高壓輸電塔-體系關(guān)鍵性能表征量，掌握輸電塔-體系風致響應(yīng)的統(tǒng)計特征和內(nèi)在規(guī)律，構(gòu)建輸電塔-線體系風致響應(yīng)的概率密度函
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、(一)要解決的技術(shù)問題
2、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，如何提供一種高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法。進而，通過本
技術(shù)實現(xiàn)思路
不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓輸電塔-線體系進行風致響應(yīng)計算和結(jié)果分析，更能夠提供一種高壓輸電線路風致響應(yīng)綜合評估方法和預(yù)測研究方法，彌補相關(guān)研究領(lǐng)域內(nèi)的不足。
3、(二)技術(shù)方案
4、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，所述方法包括：
5、步驟1：根據(jù)實際線路參數(shù)，進行高壓輸電塔-線體系模型構(gòu)建和風致響應(yīng)計算；
6、步驟2：根據(jù)步驟1的結(jié)果，進行高壓輸電塔-線體系關(guān)鍵性能表征量的選定及其風致響應(yīng)分析；
7、步驟3：根據(jù)步驟2的結(jié)果，進行高壓輸電塔-線體系關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)構(gòu)建；
8、步驟4：根據(jù)步驟3的結(jié)果，進行高壓輸電塔-線體系風致響應(yīng)的綜合評估和預(yù)測研究。
9、其中，所述的步驟1中具體包括以下兩個步驟：
10、步驟1.1：線路模型構(gòu)建：根據(jù)高壓輸電線路實際運行資料，選取某基輸電塔a作為主要研究對象，選取其線路方向前、后各兩基塔分別記為b1、b2，在ansys有限元環(huán)境中構(gòu)建“b1-a-b2”高壓輸電塔-線體系模型。
11、步驟1.2：風致響應(yīng)計算：在步驟1.1的模型基礎(chǔ)上，模擬生成高壓輸電塔-線體系鄰域風速序列，并將其轉(zhuǎn)化為風載荷施加于“b1-a-b2”高壓輸電塔-線體系模型上，利用ansys有限元環(huán)境內(nèi)置程序進行風致響應(yīng)計算和求解分析。
12、其中，所述步驟2中具體包括以下步驟：
13、步驟2.1：關(guān)鍵性能表征量集合選?。焊鶕?jù)前期研究及總結(jié)，高壓輸電塔-線體系風致響應(yīng)破壞薄弱點主要為局部拉力超限和局部位移過大兩種。因此，圍繞影響高壓輸電塔-線體系風致響應(yīng)破壞薄弱點的關(guān)鍵因素，構(gòu)建高壓輸電塔-線體系關(guān)鍵性能表征量集合r＝{輸電塔最大拉應(yīng)力，輸電塔最大壓應(yīng)力，導(dǎo)線掛線點位移，地線掛線點位移，導(dǎo)線弧垂初位移，地線弧垂處位移，導(dǎo)線沿線軸力，地線沿線軸力}，以高壓輸電塔-線體系風致響應(yīng)下其關(guān)鍵性能表征量的可靠性來代表整個輸電塔-線體系的可靠性；
14、步驟2.2：關(guān)鍵性能表征量集合分析：若要對高壓輸電塔-線體系所有節(jié)點進行風致響應(yīng)分析，耗時長且針對性差。因此僅需對步驟1.2中關(guān)鍵性能表征量集合r中的元素進行風致響應(yīng)結(jié)果分析，提取關(guān)鍵性能表征量集合r中的元素在風致響應(yīng)時間序列。
15、其中，所述步驟3中具體包括以下步驟：
16、步驟3.1：確定關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)：以步驟2.1和步驟2.2中關(guān)鍵性能表征量的風致響應(yīng)時間序列為基礎(chǔ)，構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)ri(y)；
17、步驟3.2：確定關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)參數(shù)；
18、步驟3.3：通過最終確定的概率密度函數(shù)與風致響應(yīng)時間序列之間進行擬合對比，完成關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)的驗證。
19、其中，所述步驟3.1中，以步驟2.1和步驟2.2中關(guān)鍵性能表征量的風致響應(yīng)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，基于核密度函數(shù)構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)。對于關(guān)鍵性能表征量集合r來說，其任意元素ri，i＝1,2，3，...，7，風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)記為：
20、
21、式中，yi為關(guān)鍵性能表征量ri的風致響應(yīng)時間序列值，n為關(guān)鍵性能表征量ri的風致響應(yīng)時間序列的長度，h為核密度函數(shù)的窗寬，k為核密度函數(shù)的核函數(shù)。
22、其中，所述步驟3.2中，準確構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)，就需要確定其概率密度函數(shù)中的參量，即k和h。根據(jù)輸電線路鄰域強風的特征，選定k為標準高斯函數(shù)，h的選擇根據(jù)核密度函數(shù)原則確定，即：
23、
24、其中，所述步驟3.3中，確定概率密度函數(shù)中的參量k和h后，根據(jù)3.1所述就可以最終確定概率密度函數(shù)的表達形式；通過最終確定的概率密度函數(shù)與風致響應(yīng)時間序列之間進行擬合對比，完成關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)的驗證。
25、其中，所述步驟4中具體包括以下步驟：
26、步驟4.1：高壓輸電塔-線體系風致響應(yīng)綜合評估；
27、以步驟3.3中關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)為基礎(chǔ)，進一步分析得到關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率函數(shù)；進而，計算得到任意關(guān)鍵性能表征量ri達到其極限承載能力內(nèi)不同承載能力的概率pi(x)：
28、
29、式中，
30、
31、式中，fimax為關(guān)鍵性能表征量ri對應(yīng)的極限承載值，根據(jù)實際輸電塔-線體系所采用的結(jié)構(gòu)材料性能確定；fi為關(guān)鍵性能表征量ri對應(yīng)的預(yù)警承載值，即風致響應(yīng)下該關(guān)鍵性能表征量ri在未達到極限承載值但需要進行預(yù)警并引起關(guān)注的值；
32、進而，可以得到在規(guī)定預(yù)警比例下各關(guān)鍵性能表征量ri的響應(yīng)概率值；通過輸電塔-線體系風致響應(yīng)下最薄弱部位來評估整個輸電塔-線體系的風致響應(yīng)穩(wěn)定性。在規(guī)定預(yù)警比例下，各關(guān)鍵性能表征量ri響應(yīng)概率值中最大的即為輸電塔-線體系風致響應(yīng)下最薄弱部位；
33、m＝max{pi(x)}<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟1中具體包括以下兩個步驟：
3.如權(quán)利要求2所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟2中具體包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3中具體包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3.1中，以步驟2.1和步驟2.2中關(guān)鍵性能表征量的風致響應(yīng)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，基于核密度函數(shù)構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)。對于關(guān)鍵性能表征量集合R來說，其任意元素Ri，i＝1,2，3，...，7，風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)記為：
6.如權(quán)利要求5所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3.2中，準確構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)，就需要確定其概率密度函數(shù)中的參量，即K和h。根據(jù)輸電線路鄰域強風的特征，選定K為標準高斯函數(shù)，h的選擇根據(jù)核密度
7.如權(quán)利要求6所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3.3中，確定概率密度函數(shù)中的參量K和h后，根據(jù)3.1所述就可以最終確定概率密度函數(shù)的表達形式；通過最終確定的概率密度函數(shù)與風致響應(yīng)時間序列之間進行擬合對比，完成關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)概率密度函數(shù)的驗證。
8.如權(quán)利要求7所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4中具體包括以下步驟：
9.如權(quán)利要求8所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4.1中，x為預(yù)警比例，取值范圍為0～1，可以根據(jù)實際輸電線路運行情況進行規(guī)定。
10.如權(quán)利要求9所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4.1中，x取值為0.8。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟1中具體包括以下兩個步驟：
3.如權(quán)利要求2所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟2中具體包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3中具體包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3.1中，以步驟2.1和步驟2.2中關(guān)鍵性能表征量的風致響應(yīng)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，基于核密度函數(shù)構(gòu)建關(guān)鍵性能表征量風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)。對于關(guān)鍵性能表征量集合r來說，其任意元素ri，i＝1,2，3，...，7，風致響應(yīng)的概率密度函數(shù)記為：
6.如權(quán)利要求5所述高壓輸電線路風致響應(yīng)評估與預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3.2中，準確構(gòu)建關(guān)鍵性能表...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮文韜，李源娜，鄭紅星，李歡麗，張彬，王怡然，孫浩，徐航，王航宇，何石，
申請(專利權(quán))人：西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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