[发明专利]一种基于三维导地线模型模拟现实情景的方法

权利要求书

1.一种基于三维导地线模型模拟现实情景的方法，包括以下步骤：

1)利用悬链线方程在三维空间建立线缆的模型：

pt=pt0+x·vtX+(y0+cosh(γ/σ0(x-x0))-1γ/σ0)·vtZ---(1)]]>

式中，pt是线缆上任一点的空间坐标；pt₀是悬链线坐标系原点的空间坐标；x₀、y₀是线缆最低点的坐标值，单位是m；x、y是线缆任意一点坐标值，单位是m；γ是线缆所受比载的大小，单位是N/m·mm²；σ₀是线缆最低点应力大小，单位是N/mm²；vtX、vtZ分别是X、Z轴的向量；

2)使用物理方法建立贴近现实的导地线模型

导地线模型指的是线缆和绝缘子串一体化的模型；假设绝缘子串为刚性直棒结构，且在铁塔上的挂点固定不动，绝缘子串在线缆拉力、自重力、冰重力和风力等的作用下在静态时达到杠杆平衡；假设自重力、冰重力和风力作用在绝缘子串中心、线缆拉力作用在绝缘子串下端，那么绝缘子串达到杠杆平衡时，合作用力向量与绝缘子串方向平行；

绝缘子串合作用力模型为：

绝缘子串合作用力＝线缆拉力+(自重力+冰重力+风力)/2   (2)

绝缘子串方向的模型为：

绝缘子串方向＝绝缘子串下端点位置-绝缘子串上端点位置   (3)

绝缘子串上端点的位置为绝缘子串在铁塔上的挂点，绝缘子串下端点的位置根据所述步骤1)的公式1)获得；

3)求解现实情景下导地线模型的静态解

根据所述步骤2)可知第j次计算第i个绝缘子串达到杠杆平衡时合作用力向量vtF_i^j为：

vtFij=vtCi2+vtSij+vtBi-1j---(4)]]>

式中，vtC_i为第i段线缆所受自重力、冰重力和风力的合力向量，单位是N；分别为第j次计算第i段线缆两端挂点的拉力向量，单位是N；

根据所述步骤2)可知第j次计算第i个绝缘子串方向向量为：

vtIij=ptDij-ptUi---(5)]]>

为第j次计算第i个绝缘子串下端点的坐标；ptU_i为第j次计算第i个绝缘子串上端点的坐标；

根据式所述式(4)和式(5)计算所有绝缘子串对应的合作用力向量和绝缘子串方向向量，进而计算各绝缘子串合作用力向量vtF与绝缘子串方向向量vtI的夹角，获取夹角最大的绝缘子串；将最大夹角与预设值相比较，若最大夹角小于预设值，则认为导地线模型达到平衡状态，否则调整第i个绝缘子串下端点的位置，进行第j+1次计算，直到导地线模型达到平衡状态。