[发明专利]一种基于悬链线的变电站软导线的最大弧垂建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站软导线的弧垂计算方法，尤其是一种基于悬链线的变电站软导线最大弧垂建模方法。

背景技术

变电站中的架空线，在广义上一般包括软导线、跳线、引下线以及其他设备之间的连接导线。软导线的作用是汇集、分配和传输电能；跳线是用于连接两跨软导线之间的导线，一般用于变电站的输电线路的改变；引下线是从软母线上引下并与地下装置连接的导线，主要作用是避雷。那么，为了满足变电站中不同种类架空线的性能要求，必然有不同的设计规范。而弧垂在变电站架空线路的设计中占有极其重要的地位，直接影响变电站的正常安全运行，故不同的架空线在施工中须满足不同的设计弧垂，且要求三相弛度达到同一水平。

但是，在工程实际中，各类架空线多数是凭施工人员的经验安装的，往往需要在高空进行反复调整，直到形成合适的形状并达到设计的弧垂为止，需要花费较多的时间和劳动，且危险性较大，这样必然造成巨大的经济损失。因此，为了提高施工效率，且能够在施工前就可得到准确的弧垂，一个变电站架空线弧垂的计算模型是必要的。

目前，架空线弧垂的研究主要集中于大跨度、长距离的输电线路，在输电线路弧垂的计算中，往往将架空线简化为柔性绳索，且绝缘子、耐张线夹、金具等附件对架空线数学模型影响很小。而变电站软导线属于短距离架空线，绝缘子、耐张线夹、金具等附件对变电站内软导线长度和受力有很大影响，明显占有不容忽视的份量，故输电线路弧垂的计算方法不适用于变电站软导线。因此，根据变电站中的实际情况进行受力分析，建立起针对变电站软导线的弧垂计算模型是必要的。

发明内容

本发明要针对现有弧垂计算方法不适用于变电站软导线，现有的对于短档距、长绝缘子串的变电站软导线的弧垂研究还不够成熟，所以本发明提供一种基于悬链线的变电站软导线的最大弧垂建模方法，可直接得到准确的弧垂最大值，实现对弧垂的控制。

本发明的采用的技术方案为一种基于悬链线的变电站软导线的最大弧垂建模方法，包括以下步骤：

步骤S1：确定变电站软导线的基本参数，所述变电站软导线划分为耐张绝缘子串和软母线，所述软母线的两端分别与左侧耐张绝缘子串和右侧耐张绝缘子串相连。

步骤S2：以软导线的任意一悬挂点为原点建立X-Y坐标系，获取左侧耐张绝缘子串的水平和垂直投影长度以及右侧耐张绝缘子串的水平和垂直投影长度，并且建立耐张绝缘子串的空间坐标方程；

步骤S3：以软母线任意一侧的连接端为原点建立x-y坐标系，获取软母线的悬链线方程；

步骤S4：将软母线的悬链线方程通过坐标变换从x-y坐标系变换到X-Y坐标系，获取变电站软导线的悬链线方程；

步骤S5：获取变电站软导线的弧垂表达式以及弧垂最大值，得到变电站软导线最大弧垂模型。

进一步的，在所述步骤S1中的基本参数包括变电站软导线的档距和高差、左侧耐张绝缘子串和右侧耐张绝缘子串的金具个数、每个金具的长度和重量、软母线的截面积和均布比载。

进一步的，在所述步骤S2中的耐张绝缘子串的空间坐标方程包括以下步骤：

步骤S20：以左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串的悬挂点为原点建立X-Y坐标系；

步骤S21：定义左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串悬挂点的支反力以及左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串上任意一点的水平张力；

步骤S22：根据左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串的弦多边形形状，对左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串中的任意一金具进行受力分析，获取左侧耐张绝缘子串的水平和垂直投影长度以及右侧耐张绝缘子串的水平和垂直投影长度；

步骤S23：定义左侧耐张绝缘子串和右侧耐张绝缘子串分别与软母线相连接的左侧连接端和右侧连接端在X-Y坐标系中的坐标和支反力；

步骤S24：获取耐张绝缘子串的空间坐标方程。

进一步的，在所述步骤S3中软母线任意一侧的连接端为软母线与左侧耐张绝缘子串或右侧耐张绝缘子串的连接端。

进一步的，在所述步骤S3中的软母线悬链线方程是通过任取软母线上的一段为对象进行受力分析，并且获取软母线上任意一点轴向应力的垂直分量。

进一步的，在所述步骤S3中，根据软母线左侧连接端和右侧连接端轴向应力的垂直分量，获取左侧耐张绝缘子串悬挂点的支反力和右侧耐张绝缘子串悬挂点的支反力。