通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种通过校形系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法，包括以下步骤：获取架空线各个工况下的综合比载、气温、代表档距和允许应力；并获取待求工况的综合比载和气温；判断哪一工况为控制工况，定义待求工况的KL系数为u，列出KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)：根据KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)，计算待求工况的KL系数u；根据计算出的待求工况的KL系数u计算待求工况的弧垂f及应力σ。垂f及应力σ。垂f及应力σ。

【技术实现步骤摘要】
通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法及系统，属于电力设施参数计算


技术介绍

[0002]架空输电线路，一般采用应力状态方程先迭代求解应力，再求解弧垂。但由于应力是一个抽象的概念，人们无法直观地观测并理解它，导致理念上不甚明了。
[0003]例如专利号为“CN110569603A”的专利技术专利公开了一种非均布荷载架空线应力弧垂计算方法，利用架空线耐张段内各档在不同运行工况下的线长参数计算架空线在整个耐张段内不同运行工况下的综合线长参数；根据预先给定工况下的综合线长参数计算控制条件系数，并将最大控制条件系数对应的工况设定为控制工况；根据控制工况，利用非均布荷载的架空线力学统一状态方程计算待求各工况的应力；计算待求工况下非均布荷载架空线弧垂位置及各点弧垂。
[0004]上述专利也是通过状态方程先计算应力，再求解弧垂，但由于应力是一个抽象的物理概念，人们无法直观地观测并理解它，导致理念上不甚明了，不利于设计师及施工人员的认知理解，且计算过程也相对复杂。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法及系统，因导线形状是直观可见的形象，也是容易测量的宏观量，输电线路通常由K值系数(悬链最大曲率)及档距L来计算弧垂大小，因而想到采用K与L的乘积作为参数，整理出全新的状态方程，另辟蹊径研发了一种计算方法，该方法经过两到三次迭代即可满足一般情况下的精度要求。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提出一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法，包括以下步骤：
[0008]获取架空线各个工况下的综合比载、气温、代表档距和允许应力；并获取待求工况的综合比载和气温；
[0009]按照以下公式判断哪一工况为控制工况：
[0010][0011]式中，L为代表档距；i对应各个工况的序号；u，为各个工况对应的KL系数，为无量纲的比例值；LCS(x)为用于简化表达式的辅助函数，为中间转换变量，自变量x的物理含义同u
i
；e为自然对数底数；α为导线温度膨胀系数；E为弹性系数；t
i
为各个工况对应的气温；max为比较C1～C
n
的值的操作过程，并将其中最大者记为C
max
；当C
i
＝C
max
时，C
i
对应的工况即为控制工况，记录此时的t
i
为控制工况对应的气温t
k
，此时的u
i
为控制工况对应的KL系数u
k
，此时的综合比载γ
i
为控制工况对应的综合比载γ
k
；记录C
max
以及u
k
；
[0012]假设待求工况的KL系数为u，按照以下公式列出KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)：
[0013][0014]式中，γ为待求工况的综合比载，t为待求工况对应的气温；其中f(u)＝0为目标函数；
[0015]根据KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)，按以下公式计算待求工况的KL系数u：
[0016][0017]式中，u0为KL系数的初值，为无量纲的比例系数；
[0018]根据计算出的待求工况的KL系数u计算待求工况的弧垂f及应力σ：
[0019][0020]式中，f为代表档距L对应的待求工况的弧垂，σ为代表档距L对应的待求工况的水平应力。
[0021]作为优选实施方式，当连续耐张段内的某一观测档距L
m
与该耐张段内的代表档距
L不同时，按以下公式计算待求工况观测档在档距中央的弧垂f
c
及档距中央的应力σ
c
：
[0022][0023]式中，h为观测档距为L
m
的档对应的电线悬挂点高差的绝对值；β为档距为L
m
的档对应的高差角；f
c
为代表档距L、观测档距为L
m
对应的待求工况下档距中央的弧垂；σ
c
为代表档距L、观测档距为L
m
对应的待求工况下档距中央的应力。
[0024]另一方面，本专利技术还提出一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的系统，包括：
[0025]基础参数获取模块，用于获取架空线各个工况下的综合比载、气温、代表档距和允许应力；并获取待求工况的综合比载和气温；
[0026]控制工况分析模块，用于按照以下公式判断哪一工况为控制工况：
[0027][0028]式中，L为代表档距；i对应各个工况的序号；u
i
为各个工况对应的KL系数，为无量纲的比例值；LCS(x)为用于简化表达式的辅助函数，为中间转换变量，自变量x的物理含义同u
i
；e为自然对数底数；α为导线温度膨胀系数；E为弹性系数；t
i
为各个工况对应的气温；max为比较C1～C
n
的值的操作过程，并将其中最大者记为C
max
；当C
i
＝C
max
时，C
i
对应的工况即为控制工况，记录此时的t
i
为控制工况对应的气温t
k
，此时的u
i
为控制工况对应的KL系数u
k
，此时的综合比载γ
i
为控制工况对应的综合比载γ
k
；记录C
max
以及u
k
；
[0029]方程构建模块，用于假设待求工况的KL系数为u，按照以下公式列出KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)：
[0030][0031]式中，γ为待求工况的综合比载，t为待求工况对应的气温；其中f(u)＝O为目标函数；
[0032]KL系数计算模块，用于根据KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)，按以下
公式计算待求工况的KL系数u：
[0033][0034]式中，u0为KL系数的初值，为无量纲的比例系数；
[0035]弧垂应力计算模块，用于根据计算出的待求工况的KL系数u计算待求工况的弧垂f及应力σ：
[0036][0037]式中，f为代表档距L对应的待求工况的弧垂，σ为代表档距L对应的待求工况的水平应力。
[0038]作为优选实施方式，当连续耐张段内的某一观测档距L
m
与该耐张段内的代表档距L不同时，弧垂应力计算模块按以下公式计算待求工况观测档在档距中央的弧垂f
c
及档距中央的应力σ
c
：
[0039][0040]式中，h为观测档距为L<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取架空线各个工况下的综合比载、气温、代表档距和允许应力；并获取待求工况的综合比载和气温；按照以下公式判断哪一工况为控制工况：式中，L为代表档距；i对应各个工况的序号；u
i
为各个工况对应的KL系数，为无量纲的比例值；LCS(x)为用于简化表达式的辅助函数，为中间转换变量，自变量x的物理含义同u
i
；e为自然对数底数；α为导线温度膨胀系数；E为弹性系数；t
i
为各个工况对应的气温；max为比较C1～C
n
的值的操作过程，并将其中最大者记为C
max
；当C
i
＝C
max
时，C
i
对应的工况即为控制工况，记录此时的t
i
为控制工况对应的气温t
k
，此时的u
i
为控制工况对应的KL系数u
k
，此时的综合比载γ
i
为控制工况对应的综合比载γ
k
；记录C
max
以及u
k
；假设待求工况的KL系数为u，按照以下公式列出KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)：式中，γ为待求工况的综合比载，t为待求工况对应的气温；其中f(u)＝O为目标函数；根据KL系数状态方程f(u)及其一阶导数函数g(u)，按以下公式计算待求工况的KL系数u：式中，u0为KL系数的初值，为无量纲的比例系数；根据计算出的待求工况的KL系数u计算待求工况的弧垂f及应力σ：
式中，f为代表档距L对应的待求工况的弧垂，σ为代表档距L对应的待求工况的水平应力。2.根据权利要求1所述的一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的方法，其特征在于，当连续耐张段内的某一观测档距L
m
与该耐张段内的代表档距L不同时，按以下公式计算待求工况观测档在档距中央的弧垂f
c
及档距中央的应力σ
c
：式中，h为观测档距为L
m
的档对应的电线悬挂点高差的绝对值；β为档距为L
m
的档对应的高差角；f
c
为代表档距L、观测档距为L
m
对应的待求工况下档距中央的弧垂；σ
c
为代表档距L、观测档距为L
m
对应的待求工况下档距中央的应力。3.一种通过KL系数状态方程计算架空线弧垂应力的系统，其特征在于，包括：基础参数获取模块，用于获取架空线各个工况下的综合比载、气温、代表档距和允许应力；并获取待求工况的综合比载和气温；控制工况分析模块，用于按照以下公式判断哪一工况为控制工况：...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦纪宾，黄世鸿，李逸健，
申请(专利权)人：中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：