一种输电线路跳线的风偏角预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种输电线路跳线的风偏角预测方法及装置，通过获取并基于输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载和跳线雨荷载，对输电线路跳线进行建模处理，得到初始有限元模型；将通过初始有限元模型获取的多个预设工况下的风偏角数据，划分为模型训练数据集和模型预测数据集；基于模型训练数据集对BP神经网络模型进行训练，得到初始风偏角计算模型，将模型预测数据集输入到初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型；获取并将实时风速、实时风向和实时降雨强度输入到所述最优风偏角计算模型中，得到风偏角预测值；与现有技术相比，本发明专利技术的技术方案能提高获取输电线路跳线风偏角的准确性和效率。准确性和效率。准确性和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路跳线的风偏角预测方法及装置


[0001]本专利技术涉及输电线路的
，特别是涉及一种输电线路跳线的风偏角预测方法及装置。

技术介绍

[0002]目前所发生的架空输电线路风偏故障，与极端气象条件具有直接的关系，特别是在大风伴有降雨时，更易导致风偏闪络故障的发生；现有的输电线路风偏监测普遍基于对接收的数值气象数据进行解析，并确定输电线路与风向的夹角和随机风速，然后计算随机风荷载和输电线路的水平位移，最后确定绝缘子动态风偏角，并对输电线路风偏状态进行预报，实现基于数值气象数据和绝缘子动态风偏角的输电线路风偏预报，或通过使用动态风风速模拟模型和风偏角计算模型，采集相应信息计算得到基于动态风的输电线路模拟风偏角。
[0003]现有的输电线路风偏监测技术未考虑降雨对跳线风偏角的影响，并未针对跳线风偏角建立有限元模型，使得获得的模型不够精确，进一步导致后续得到的输电线路风偏角误差较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种输电线路跳线的风偏角预测方法及装置，提高获取输电线路跳线风偏角的准确性和效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种输电线路跳线的风偏角预测方法，包括：
[0006]获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载和跳线雨荷载；
[0007]根据所述垂直导线方向水平风荷载、所述垂直导线方向竖直风荷载和所述跳线雨荷载，对所述输电线路跳线进行建模处理，得到初始有限元模型；
[0008]基于所述初始有限元模型获取多个预设工况下的风偏角数据，并将所述风偏角数据划分为模型训练数据集和模型预测数据集，其中，所述预设工况包括风速、风向和降雨强度；
[0009]基于所述模型训练数据集对BP神经网络模型进行训练，得到初始风偏角计算模型，将所述模型预测数据集输入到所述初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型；
[0010]获取并将实时风速、实时风向和实时降雨强度输入到所述最优风偏角计算模型中，得到风偏角预测值。
[0011]在一种可能的实现方式中，获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载，具体包括：
[0012]获取并将参数基准高度为10m的第一风速、导线外径、跳线档距、风压不均匀系数、
风压高度变化系数、导线的体形系数、风荷载调整系数和风荷载增大系数输入到预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式中，得到垂直导线方向水平风荷载，其中，预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式，如下所示：
[0013][0014]式中，v1为第一风速、D为导线外径、L为跳线档距、α为风压不均匀系数、u1为风压高度变化系数、u2为导线的体形系数、β为风荷载调整系数、A为风荷载增大系数；
[0015]获取参数基准高度为10m的风向角，将所述风向角和所述垂直导线方向水平风荷载输入到预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式中，得到垂直导线方向竖直风荷载，其中，预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式，如下所示：
[0016][0017]式中，φ为风向角。
[0018]在一种可能的实现方式中，获取输电线路跳线的跳线雨荷载，具体包括：
[0019]获取并将参数基准高度为10m的第一风速、雨滴直径、跳线高度处、跳线高度、单位体积内雨滴个数、风压高度变化系数、降雨强度，跳线迎雨面积和跳线长度输入到预设的跳线雨荷载计算公式中，得到跳线雨荷载，其中，所述预设的跳线雨荷载计算公式，如下所示：
[0020][0021][0022]n＝8000e
d(4.1B
‑
0.21)
；
[0023]S＝πdl/2；
[0024]式中，v1为第一风速、d为雨滴直径、v2为跳线高度处、H为跳线高度、n为单位体积内雨滴个数、u1为风压高度变化系数、B为降雨强度，S为跳线迎雨面积，l为跳线长度。
[0025]在一种可能的实现方式中，将所述模型预测数据集输入到所述初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型，具体包括：
[0026]将所述模型预测数据集输入所述初始风偏角计算模型中，得到所述模型预测数据集中每个预测数据样本对应的样本预测值；
[0027]将所述样本预测值输入到平均相对误差计算公式中，得到平均相对误差值；
[0028]将所述平均相对误差值与预设平均相对误差阈值进行对比，当所述平均相对误差值小于所述预设平均相对误差阈值时，将当前初始风偏角计算模型设置为最优风偏角计算模型。
[0029]本专利技术还提供了一种输电线路跳线的风偏角预测装置，包括：载荷计算模块、有限元建模模块、模型数据划分模块、最优风偏角计算模型构建模块和风偏角预测模块；
[0030]其中，所述载荷计算模块，用于获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载和跳线雨荷载；
[0031]所述有限元建模模块，用于根据所述垂直导线方向水平风荷载、所述垂直导线方向竖直风荷载和所述跳线雨荷载，对所述输电线路跳线进行建模处理，得到初始有限元模型；
[0032]所述模型数据划分模块，用于基于所述初始有限元模型获取多个预设工况下的风偏角数据，并将所述风偏角数据划分为模型训练数据集和模型预测数据集，其中，所述预设工况包括风速、风向和降雨强度；
[0033]所述最优风偏角计算模型构建模块，用于基于所述模型训练数据集对BP神经网络模型进行训练，得到初始风偏角计算模型，将所述模型预测数据集输入到所述初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型；
[0034]所述风偏角预测模块，用于获取并将实时风速、实时风向和实时降雨强度输入到所述最优风偏角计算模型中，得到风偏角预测值。
[0035]在一种可能的实现方式中，所述载荷计算模块，用于获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载，具体包括：
[0036]获取并将参数基准高度为10m的第一风速、导线外径、跳线档距、风压不均匀系数、风压高度变化系数、导线的体形系数、风荷载调整系数和风荷载增大系数输入到预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式中，得到垂直导线方向水平风荷载，其中，预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式，如下所示：
[0037][0038]式中，v1为第一风速、D为导线外径、L为跳线档距、α为风压不均匀系数、u1为风压高度变化系数、u2为导线的体形系数、β为风荷载调整系数、A为风荷载增大系数；
[0039]获取参数基准高度为10m的风向角，将所述风向角和所述垂直导线方向水平风荷载输入到预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式中，得到垂直导线方向竖直风荷载，其中，预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式，如下所示：
[0040][0041]式中，φ为风向角。
[0042]在一种可能的实现方式中，所述载荷计算模块，用于获取输电线路跳线的跳线雨荷载，具体包括：
[0043]获取并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路跳线的风偏角预测方法，其特征在于，包括：获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载和跳线雨荷载；根据所述垂直导线方向水平风荷载、所述垂直导线方向竖直风荷载和所述跳线雨荷载，对所述输电线路跳线进行建模处理，得到初始有限元模型；基于所述初始有限元模型获取多个预设工况下的风偏角数据，并将所述风偏角数据划分为模型训练数据集和模型预测数据集，其中，所述预设工况包括风速、风向和降雨强度；基于所述模型训练数据集对BP神经网络模型进行训练，得到初始风偏角计算模型，将所述模型预测数据集输入到所述初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型；获取并将实时风速、实时风向和实时降雨强度输入到所述最优风偏角计算模型中，得到风偏角预测值。2.如权利要求1所述的一种输电线路跳线的风偏角预测方法，其特征在于，获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载，具体包括：获取并将参数基准高度为10m的第一风速、导线外径、跳线档距、风压不均匀系数、风压高度变化系数、导线的体形系数、风荷载调整系数和风荷载增大系数输入到预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式中，得到垂直导线方向水平风荷载，其中，预设的垂直导线方向水平风荷载计算公式，如下所示：式中，v1为第一风速、D为导线外径、L为跳线档距、α为风压不均匀系数、u1为风压高度变化系数、u2为导线的体形系数、β为风荷载调整系数、A为风荷载增大系数；获取参数基准高度为10m的风向角，将所述风向角和所述垂直导线方向水平风荷载输入到预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式中，得到垂直导线方向竖直风荷载，其中，预设的垂直导线方向竖直风荷载计算公式，如下所示：式中，φ为风向角。3.如权利要求1所述的一种输电线路跳线的风偏角预测方法，其特征在于，获取输电线路跳线的跳线雨荷载，具体包括：获取并将参数基准高度为10m的第一风速、雨滴直径、跳线高度处、跳线高度、单位体积内雨滴个数、风压高度变化系数、降雨强度，跳线迎雨面积和跳线长度输入到预设的跳线雨荷载计算公式中，得到跳线雨荷载，其中，所述预设的跳线雨荷载计算公式，如下所示：荷载计算公式中，得到跳线雨荷载，其中，所述预设的跳线雨荷载计算公式，如下所示：n＝8000e
d(4.1B
‑
0.21)
；S＝πdl/2；
式中，v1为第一风速、d为雨滴直径、v2为跳线高度处、H为跳线高度、n为单位体积内雨滴个数、u1为风压高度变化系数、B为降雨强度，S为跳线迎雨面积，l为跳线长度。4.如权利要求1所述的一种输电线路跳线的风偏角预测方法，其特征在于，将所述模型预测数据集输入到所述初始风偏角计算模型进行风偏角预测，得到最优风偏角计算模型，具体包括：将所述模型预测数据集输入所述初始风偏角计算模型中，得到所述模型预测数据集中每个预测数据样本对应的样本预测值；将所述样本预测值输入到平均相对误差计算公式中，得到平均相对误差值；将所述平均相对误差值与预设平均相对误差阈值进行对比，当所述平均相对误差值小于所述预设平均相对误差阈值时，将当前初始风偏角计算模型设置为最优风偏角计算模型。5.一种输电线路跳线的风偏角预测装置，其特征在于，包括：载荷计算模块、有限元建模模块、模型数据划分模块、最优风偏角计算模型构建模块和风偏角预测模块；其中，所述载荷计算模块，用于获取输电线路跳线的垂直导线方向水平风荷载、垂直导线方向竖直风荷载和跳线雨荷载；所述有限元建模模块，用于根据所述垂直导线方向水平风荷载、所述垂直导线方向竖直风荷载和所述跳线雨荷载，对所述输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏瑞增，何浣，王磊，罗颖婷，周恩泽，刘淑琴，鄂盛龙，许海林，江俊飞，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：