【技术实现步骤摘要】
本专利技术输电塔，具体涉及输电塔抗冰能力校核方法、电子设备和计算机存储介质。
技术介绍
1、输电塔作为输电线路系统的重要组成结构，是架空线、间隔棒、绝缘子串等金具的重要支撑。由于直接暴露在大气环境中，输电塔会受到户外环境中雨、雪、风、霜的影响，因此，其结构强度能否抵抗所穿越地区的恶劣环境的侵蚀，对整条线路乃至整个电网的供电可靠性都至关重要。
2、其中，高原地区的输电线路工程面临超高海拔、重冰区、大跨越、大高差、无人区、森林、河谷等极端条件和复杂环境覆冰的严重影响。覆冰成为输电线路运行的严重威胁，在低温雨雪天气里，相对湿度高，大量水汽易凝聚在输电线路表面形成覆冰，造成电力系统的冰冻灾害。输电塔上的导线和构件覆盖大量冰后，冰的重量会增加，给输电塔带来巨大的负荷。如果冰负荷超过了输电塔的设计承载能力，就有可能导致输电塔倒塌。另外，覆冰会给输电塔的结构部件带来额外的负荷，并可能导致结构松动、腐蚀或破裂等问题，这些结构问题会削弱输电塔的稳定性，增加倒塌风险。
3、在相关技术中，覆冰作用下输电塔抗冰能力的评估已有所研究，主要的研究方法包括结构试验与数值模拟。但是，对输电塔抗冰能力评估的方法研究难以反馈到已有输电塔结构的升级改造上。而现有规范设计下的输电塔结构已经无法有效应对新环境下的挑战，因此，亟需提出一套符合覆冰强度要求的输电塔标准，以能够对已有输电塔结构强度进行校核，进而为输电塔的后续升级改造提供指导。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于能够校核覆冰情况下已有输
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种输电塔抗冰能力校核方法，包括：获取输电塔结构参数、线路结构参数和线路气象参数，所述线路为输电塔的所在线路，所述线路气象参数包括历史最大冰厚；基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述线路气象参数，计算出作用在输电塔的节点上的静力荷载，其中，以输电塔中各组件的中心轴线的交汇点定义为节点；基于所述静力荷载，对所述输电塔静态抗冰能力进行校核；如果所述输电塔静态抗冰能力校核合格，则基于所述线路结构参数和所述历史最大冰厚，计算出作用在所述线路上的动力荷载；基于所述动力荷载，对所述输电塔动态抗冰能力进行校核；如果所述输电塔动态抗冰能力校核合格，则输电塔综合抗冰能力校核合格。
3、在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述历史最大冰厚构建输电塔有限元计算模型；将所述静力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力分布，完成对所述输电塔静态抗冰能力的校核；基于所述输电塔有限元计算模型计算出所述线路上的动力荷载；将所述动力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力时程曲线，完成对所述输电塔动态抗冰能力的校核。
4、在一种可选的实施方式中，将所述静力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力分布，完成对所述输电塔静态抗冰能力的校核，具体包括：施加重力场，获取自重荷载作用下的输电塔变形和应力分布；加载静力荷载值；基于所述输电塔变形和应力分布以及所述静力荷载值，通过所述输电塔有限元计算模型求解得出输电塔每一根主材、斜材的轴向应力值；如果所述轴向应力值没有超出对应的主材、斜材的抗拉强度和抗压强度，则所述输电塔静态抗冰能力校核结果为合格。
5、在一种可选的实施方式中，将所述动力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力时程曲线，完成对所述输电塔动态抗冰能力的校核，具体包括：施加竖直方向的重力加速度；加载动力荷载值；基于所述重力加速度和所述动力荷载值，通过输电塔有限元计算模型求解得到每一种脱冰场景下，所述输电塔每一根主材、斜材的轴向应力时程曲线；如果轴向应力时程曲线的应力最大值没有超出对应主材、斜材的抗拉强度和抗压强度，则动态抗冰能力校核结果为合格。
6、在一种可选的实施方式中，所述线路结构参数包括输电塔两侧连接的档距、高差、海拔高度、架空线型号，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，架空线包括导线和地线，所述输电塔有限元计算模型包括架空线有限元计算子模型，构建所述架空线有限元计算子模型，具体包括：基于所述档距、高差和架空线型号，结合悬链线构型方程，确定自重作用下的架空线几何模型如下：
7、；
8、式中，为节点相对于输电塔低挂线点的垂直高度；为节点距离输电塔低挂线点的水平距离；为架空线最低点至输电塔低挂线点的水平距离；
9、将所述架空线几何模型转换为架空线有限元计算子模型。
10、在一种可选的实施方式中，基于所述输电塔有限元计算模型计算出所述线路上的动力荷载，具体包括：基于所述架空线有限元计算子模型设置初始应变并施加重力加速度，得到自重找形架空线，如图4所示；基于所述架空线有限元计算子模型，采用架空线等效密度计算公式，调整架空线的线质量密度，得到历史最大冰厚下全档均匀的覆冰架空线构型，其中，架空线等效密度计算公式如下：
11、；
12、式中，为覆冰密度；为架空线等效直径，为环形等效覆冰厚度，为架空线的单位长度质量，为架空线的截面积；
13、模拟所述覆冰架空线构型下架空线空间节点处的顺风向时程脉动风速，并将所述顺风向时程脉动风速叠加在历史最大风速上，得到不同节点的瞬时风荷载时程曲线如下：
14、；
15、式中，为历史最大风速，为分量的紊流积分尺度，为赫兹频率；为顺风向脉动风功率谱；
16、再次基于所述架空线有限元计算子模型，采用第一等效密度计算公式，将局部覆冰架空线单元的密度更改为覆冰前裸导线的密度；基于所述覆冰前裸导线的密度和所述瞬时风荷载时程曲线，得到所述动力荷载。
17、在一种可选的实施方式中，所述输电塔结构参数包括输电塔放样图，基于有限元结构分析软件构建所述输电塔有限元计算模型，具体包括：以所述输电塔放样图中输电塔中各组件的中心轴线的交汇点定义为有限元模型的节点，相邻两个节点之间的部分定义为单元；定义节点类型包括主斜材交汇点和交叉斜材的交汇点；定义单元类型包括梁单元和杆单元，其中，定义主材及横隔材为所述梁单元；定义斜为杆单元。
18、在一种可选的实施方式中，所述静力荷载包括输电塔节点上的水平静力风荷载、作用在架空线上的水平静力风荷载、作用在架空线上的垂直静态覆冰荷载、直接作用在输电塔的角钢上的覆冰荷载和架空线自重作用下的张力荷载，基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述线路气象参数，所述线路结构参数包括输电塔两侧连接的档距、高差、海拔高度、架空线型号，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述线路气象参数，计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，将所述静力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力分布，完成对所述输电塔静态抗冰能力的校核，具体包括：
4.根据权利要求2所述的输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，将所述动力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力时程曲线，完成对所述输电塔动态抗冰能力的校核，具体包括：
5.根据权利要求2所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述线路结构参数包括输电塔两侧连接的档距、高差、海拔高度、架空线型号，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，架空线包括导线和地线，所述输电塔有限元计算模型包括架空线有限元计算子模型，构建所述架空线有限元计算子模型，具体包括：
6.根据权利要求5所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，基于所述输电塔有限元计算模型计算出所
7.根据权利要求2至6中任一项所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述输电塔结构参数包括输电塔放样图，基于有限元结构分析软件构建所述输电塔有限元计算模型，具体包括：
8.根据权利要求2至6中任一项所述的输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述静力荷载包括输电塔节点上的水平静力风荷载、作用在架空线上的水平静力风荷载、作用在架空线上的垂直静态覆冰荷载、直接作用在输电塔的角钢上的覆冰荷载和架空线自重作用下的张力荷载，所述线路结构参数包括输电塔两侧连接的档距、高差、海拔高度、架空线型号，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述线路气象参数，基于所述输电塔结构参数、所述线路结构参数和所述线路气象参数，计算出作用在输电塔的节点上的静力荷载，具体包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的一种输电塔抗冰能力校核方法。
...【技术特征摘要】
1.一种输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，将所述静力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力分布，完成对所述输电塔静态抗冰能力的校核，具体包括：
4.根据权利要求2所述的输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，将所述动力荷载施加到所述输电塔有限元计算模型的对应节点上，计算出输电塔各部分结构的应力时程曲线，完成对所述输电塔动态抗冰能力的校核，具体包括：
5.根据权利要求2所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，所述线路结构参数包括输电塔两侧连接的档距、高差、海拔高度、架空线型号，所述线路气象参数还包括当地历史最大风速和覆冰条件下的平均气温，架空线包括导线和地线，所述输电塔有限元计算模型包括架空线有限元计算子模型，构建所述架空线有限元计算子模型，具体包括：
6.根据权利要求5所述输电塔抗冰能力校核方法，其特征在于，基于所述输电塔有限元计算模型计算出所述线路上的动力荷载，具体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨政浩，余佶成，张东东，顾孙彤，潘群，张翼，乔新涵，张志劲，
申请(专利权)人：一能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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