[发明专利]一种用于输电线内力监测的计算方法

说明书

本发明公开了一种用于输电线内力监测的计算方法,具体包括以下步骤：确定架空输电线的物理力学参数及材料参数，并定义坐标系；安装分布式光纤，记录两个的光纤初始安装长度λ0、初始安装温度T0及安装位置等初始参数；通过两个分布式光纤实时测量其对应的2段局部输电线的温度T和变形Δv1、Δv2等原始输入参量；修正输入参量；将修正后的输入参量ΔvE1、ΔvE2代入本发明模型得a、b、c、ε等四个参数；根据求解的四个参数，求解出输电线其任意一点的水平拉力H和轴向拉力F。本发明模型考虑因素全面，理论依据充分，故精度、计算效率和可靠性较高，且可实时监测。

技术领域

本发明涉及一种以分布式光纤测得的输电线局部变形为输入参量去反馈其内力的计算方法，尤其涉及一种高精度的输电线内力的监测方法。

背景技术

输电线路的监测对电网的安全运行有着至关重要的作用，而由于冰雪荷载、风荷载等引起的输电线的内力超过其允许应力而导致断线、倒塔等事故给国内外带来巨大的经济损失。在我国，覆冰荷引起的损失最为巨大。输电线覆冰过后的导致其荷载增大，从而导致输电线内力剧增和分布不均匀，最终可能会由于断线和倒塔而造成线路停电事故。因此，如何准确高效地对输电线的工作状态进行实时监测与反馈成为当务之急。

现有的输电线内力测量方式主要有有限元法、应变片法和力学计算法。有限元法：固然精度高且内力分布清晰，但该法计算效率有限，且无法实时监测，故不适用于输电线的安全监测；应变片法：该法虽然可以用于实时监测，但精度一般甚至经常测量不准，可靠性较低。此外，其只能测量安装应变片出的部分内力。力学计算法：该法理论依据充分，可靠性和精度都较高，但是现有计算模型考虑因素不够全面，精度不尽人意。此外，其大多无法有效应用于输电线实时监测。

发明内容

本发明综合考虑以上问题，从输电线的本构模型出发，分析其受力特性，综合考虑多种因素研究出一种精度较高、可靠性强且可用于在线监测的计算方法。

本发明提供一种用于输电线内力监测的计算方法，所述计算模型包括以下步骤：

步骤S1，首先确定架空输电线的物理力学参数及材料参数，具体包括软导线的水平档距L，垂直高差h，导线初始横截面积A，弹性模量E，导线的线膨胀系数R，并定义坐标系；

步骤S2，安装分布式光纤，记录两个的光纤初始安装长度λ₀、初始安装温度T₀及安装位置x₁、x₁₁、x₁₂、x₂、x₂₁、x₂₂；

步骤S3，通过两个分布式光纤实时监测任意时刻t其对应的2段局部输电线的温度T 和变形Δv₁、Δv₂；

步骤S4，修正输入参量。对测得的Δv₁、Δv₂进行修正去除由于温度变化引起的部分Δv_T1、Δv_T2，从而得出本发明模型的直接输入参量Δv_E1、Δv_E2。

步骤S5，将修正后的输入参量Δv_E1、Δv_E2及初始参数x₁、x₂、Δx₁、Δx₂代入下式：

式中：L为输电线水平跨距；h为竖直高差；Δv_E1、Δv_E2为两个修正后得输入参量，其表示两个分布光纤测得的变形中的弹性变形部分；x₁、x₂为两个光纤的水平坐标，Δx₁、Δx₂为两个光纤的水平长度；而a、b、c为悬链线系数。此外，其中：H为悬链线上任一点的水平力；E为输电线弹性模量；A为输电线横截面积，