[发明专利]一种覆冰输电线路找形方法

说明书

本发明公开了一种覆冰输电线路找形方法，包括以下步骤：首先读入架空输电线、覆冰厚度等信息，接着由输电线最大弧垂公式，求解架空输电线水平应力。同时，构建覆冰输电线找形微分方程，利用四阶龙格‑库塔公式进行数值计算，求得覆冰输电线水平应力，并得到覆冰输电线路找形结果。本发明覆冰输电线路找形方法，不同于其他找形方法，不需要在有限元中迭代，不需要便写繁琐程序；另外覆冰输电线找形微分方程是常微分方程，可以通过四阶龙格‑库塔快速求解，精度较高。

技术领域

本发明涉及覆冰输电线路找形技术领域，特别是一种覆冰输电线 路找形方法。

背景技术

在经济高速发展的今天，电能已经成为社会发展与人民正常生活 不可或缺的资源。对于中国而言，我国幅员辽阔，能源、资源的分布 却并不均衡。如何保证电力的输送，这已经成为一个关乎国计民生的 重要问题。首先，对输电线路进行各种力学计算与分析，是保证国家 输电网络安全性与稳定性的基础。高压输电线作为柔索结构只受拉不 受压，刚度低易受外界影响，其中覆冰荷载作为输电导线的常见荷载 之一，对输电线路安全影响较大。因此对输电导线覆冰状态下的找形 分析较为关键，是其后动力分析的基础,其找形是否正确直接影响动 力分析的精确程度。

输电线路找形是输电线路动态响应分析的重要基础。随着有限元 软件的发展，覆冰输电线路找形有：有限元法、有限质点法、静力平 衡法等。有限元法利用有限元软件来找形，初始模型建立繁琐，计算 精度不高；有限质点法利于运动方程求解，需要编写大量程序；静力 平衡法需要求解非线性方程，数值解需要迭代，迭代计算比较繁琐。

发明内容

本发明的目的是要提供一种覆冰输电线路找形方法，可以直接得 到输电导线覆冰状态下的找形。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种覆冰输电线路找形方法，包括如下步骤：

步骤1：读入架空线路信息和覆冰厚度信息，所述架空线路信息 和覆冰厚度信息包括：档距、高差、电线型号参数、最大弧垂、架空 输电线比载、覆冰厚度及对应的覆冰输电线比载信息；

步骤2：由输电线最大弧垂公式，求解架空输电线水平应力；

步骤3：构建覆冰输电线路找形微分方程，同时确定输电线比载 的变化范围；

步骤4：利用四阶龙格-库塔公式，求解覆冰输电线路找形微分 方程，得到覆冰输电线水平应力；

步骤5：将覆冰输电线水平应力、覆冰输电线比载代入悬链线方 程，得到覆冰输电线形状方程，进而求得覆冰输电线的形状。

进一步地，步骤2中的输电线最大弧垂公式为：

其中：

该公式以最低的悬挂点位坐标原点，其中：

y、x——输电导线各处纵坐标、横坐标；

y_m——相对于最低点的最大弧垂；

σ_a——架空输电线水平应力；

σ_b——覆冰输电线水平应力；

h——相邻两悬挂点间沿荷载方向的高差；

p_a——架空输电线比载；

p_b——覆冰输电线比载；

l——相邻两悬挂点间垂直于荷载方向的投影距离，称为档距。

进一步地，步骤3中构建覆冰输电线找形微分方程的过程为：