[发明专利]基于蒙特卡洛绝缘子串非线性风偏可靠度计算方法

说明书

本发明公开了一种基于蒙特卡洛绝缘子串非线性风偏可靠度计算方法，按照以下步骤进行：设定输电线路研究对象，采用刚性直棒法计算绝缘子串的风偏角度值；根据架空输电线路规范，建立杆塔与绝缘子串连接结构，并选定该连接结构涉及的随机变量，根据随机变量确定与随机变量对应的分布函数；建立与连接机构对应的几何关系；建立带随机变量的绝缘子串风偏失效功能函数；使用蒙塔卡洛方法计算绝缘子串风偏可靠度。有益效果：可靠性好，计算过程简单，能满足现有技术的要求。

技术领域

本发明涉及输电线路领域，具体的说是一种基于蒙特卡洛绝缘子串非线性风偏可靠度计算方法。

背景技术

在风荷载作用下，架空输电线路的绝缘子串及其悬挂的输电导线将产生不同周期的风偏摇摆。在摇摆过程中，如果带电体部分与杆塔之间的距离小于容许的电气间隙，则在输电线与杆塔之间将发生放电现象，即发生风偏闪络事故。绝缘子串风偏闪络会严重威胁电网系统的正常运行，并造成巨大的经济损失和社会影响。

国内架空高压输电线路的风偏角计算中，通常将绝缘子串简化为刚性杆或弦多边形，在设计平均风速下采用静力学方法计算绝缘子串的风偏角。工程实际中也都沿用这两种方法，并据此对风偏事故的原因进行分析。对此，已有专家和学者对我国的设计规程中风偏角的计算不考虑风荷载动力效应提出了置疑。因此，人们开始使用有限元法模拟研究了在随机脉动风作用下绝缘子串的动态风偏响应。此后，国内外许多学者都在利用有限元软件建立绝缘子串－导线耦合的多体模型，并通过谐波叠加法模拟出考虑了脉动风空间相关性以及风速沿高度变化的随机脉动风场，最后分析出了不同档距、高差、设计风速等参数变化的情况下的风偏响应。然而有限元模型建立复杂，对于相邻杆塔与计算杆塔之间高差较小的情况，若采用有限元建立模型，过程繁琐，并且对于输电线路，每相邻杆塔的结构都不相同，若均采用有限元建立模型浪费时间，工作人员工作效率低，故有必要提出一种简单的方法，来计算当相邻杆塔与计算杆塔之间高差较小时，绝缘子串非线性风偏可靠度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于蒙特卡洛绝缘子串非线性风偏可靠度计算方法，该方法考虑风荷载动力效应，采用刚性直棒法对风偏角度值进行计算，进而确定绝缘子串风偏可靠度。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于蒙特卡洛绝缘子串非线性风偏可靠度计算方法，其关键在于按照以下步骤进行：

S1：设定输电线路研究对象，根据绝缘子串所受的风荷载、重力荷载、导线的重力荷载、导线所受的风荷载，采用刚性直棒法计算绝缘子串的风偏角度值；

S2：根据架空输电线路规范，建立杆塔与绝缘子串连接结构，并选定该连接结构涉及的随机变量，根据随机变量确定与随机变量对应的分布函数；

S3：根据步骤S2搭建连接结构和随机变量，建立与连接机构对应的几何关系；

S4：根据步骤S3的几何关系和步骤S1的风偏角度值，建立带随机变量的绝缘子串风偏失效功能函数；

S5：根据随机变量、随机变量的分布函数以及绝缘子串风偏失效功能函数，使用蒙塔卡洛方法计算绝缘子串风偏可靠度。

通过上述设计，当相邻杆塔与计算杆塔之间高差较小时，采用刚性直棒法对风偏角度值进行计算，考虑绝缘子串所受的风荷载、重力荷载、导线的重力荷载、导线所受的风荷载等影响因素，并结合蒙塔卡洛方法，计算绝缘子串风偏可靠度，可靠性好，计算过程简单，能满足现有技术的要求。

进一步的，步骤S1的内容为：

根据绝缘子串所受的风荷载、重力荷载、导线的重力荷载、导线所受的风荷载，计算绝缘子串的风偏角度值公式为：

公式(1)中：