[发明专利]风沙耦合载荷模拟方法、系统及终端

说明书

本发明涉及电力维护技术领域，具体提供一种风沙耦合载荷模拟方法、系统及终端，包括：获取区域的预告风速，并根据风速确定沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度；获取输电杆塔件迎风面面积；根据风速和所述迎风面面积计算风载荷；根据沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度和所述迎风面面积计算沙尘颗粒载荷；将风载荷与沙尘颗粒载荷之和作为风沙耦合载荷输出。本发明通过耦合风载荷与沙尘载荷，准确地模拟了电力设施在沙尘暴场景下受到的冲击载荷，进而为电力设施维护提供了有力的数据支撑。

技术领域

本发明涉及电力维护技术领域，具体涉及一种风沙耦合载荷模拟方法、系统及终端。

背景技术

戈壁与沙漠地区普遍具有气候干旱、地表裸露、植被稀少低矮、大风频繁等特点。因此建设在戈壁或沙漠环境中的电力设施不仅需要承受大风载荷，还需要承受沙尘冲击。现有的电力设施冲击载荷模拟模型仅考虑了风力对电力设施的影响，但是没有考虑到沙尘暴情况下风沙对电力设施的影响。这就导致模拟的冲击载荷不准确，无法有效根据模拟的冲击载荷对线路进行防护。

发明内容

针对现有技术存在的冲击载荷模拟不准确的问题，本发明提供一种风沙耦合载荷模拟方法、系统及终端，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种风沙耦合载荷模拟方法，包括：

获取区域的预告风速，并根据风速确定沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度；

获取输电杆塔件迎风面面积；

根据风速和所述迎风面面积计算风载荷；

根据沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度和所述迎风面面积计算沙尘颗粒载荷；

将风载荷与沙尘颗粒载荷之和作为风沙耦合载荷输出。

进一步的，获取区域的预告风速，并根据风速确定沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度，包括：

根据区域风沙历史观测数据构建风速与沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度之间的对应关系；

根据所述对应关系获取与预告风速对应的沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度。

进一步的，根据风速和所述迎风面面积计算风载荷，包括：

利用公式计算风载荷，其中μs为结构的体型系数，取值2.5；Vs(t)为风速值；A为输电塔身的承受风压面积。

进一步的，根据沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度和所述迎风面面积计算沙尘颗粒载荷，包括：

利用公式计算沙尘颗粒载荷，其中Fs(t)为沙尘颗粒荷载，v_s为风流中单位体积沙尘颗粒的平均飞跃速度，ρ_rsp为单位体积内沙尘颗粒浓度，A为输电塔杆件迎风面面积。

第二方面，本发明提供一种风沙耦合载荷模拟系统，包括：

参数确定单元，用于获取区域的预告风速，并根据风速确定沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度；

目标确定单元，用于获取输电杆塔件迎风面面积；

第一计算单元，用于根据风速和所述迎风面面积计算风载荷；

第二计算单元，用于根据沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度和所述迎风面面积计算沙尘颗粒载荷；

耦合计算单元，用于将风载荷与沙尘颗粒载荷之和作为风沙耦合载荷输出。

进一步的，所述参数确定单元包括：

关系构建模块，用于根据区域风沙历史观测数据构建风速与沙尘颗粒浓度、沙尘颗粒的平均飞跃速度之间的对应关系；

参数确定模块，用于根据所述对应关系获取与预告风速对应的沙尘颗粒浓度和沙尘颗粒的平均飞跃速度。

进一步的，所述第一计算单元用于：

利用公式计算风载荷，其中μs为结构的体型系数，取值2.5；Vs(t)为风速值；A为输电塔身的承受风压面积。