[发明专利]一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法

说明书

本发明涉及防振锤技术领域，尤其是一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法，包括如下步骤：基于系统敏感系数的防振锤结构设计方法，对2R防振锤进行计算，针对步骤S1中的2R防振锤的计算方法，可以扩展到4R防振锤的计算，获得优化特征值频率防振锤可以简单地建模为具有两个锤头和一个作为锤头之间的连接件的钢绞线，将其安装在输电线路上，对称结构的防振锤可以简化为一根钢绞线和一个锤头组成的两自由度系统，整个防振锤系统可以看作是两个半阻尼器模型的叠加，防振锤的建模可以从半个防振锤阻尼器简化模型开始，本发明通过对二阶频率的计算，重点是调整控制钢绞线的有效长度，计算方法大大简化，效率大为提高。

技术领域

本发明涉及防振锤领域，尤其涉及一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法。

背景技术

架空输变电线路防振锤，是通过阻尼系统的自激来耗散激励能量，从而控制输电线路的风振。传统的简化计算方法，是将锤头视为有质量刚体，钢绞线视为无质量线弹性弹簧，从而得到防振锤二自由度线性模型。在考虑到制造和装配中这些结构参数的误差以及稳定性变化的情况下，为了确立精确的建模方法，发现锤头的回转半径和钢绞线的质量长度比其他参数能够更敏感的影响防振锤系统的物理特性。

现有的解析解计算方法误差大，造成防振锤制造和装配结构的误差构成的谐振频率值的误差大，在架空线路使用中对风振引起的线路导线耗散激励能量吸收不足，并且现有的有限元仿真计算方法的参数建模要求全面和严格，计算繁琐效率低，鉴于此，我们提出一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于系统敏感系数的防振锤设计方法，包括如下步骤：

S1、计算2R防振锤：基于系统敏感系数的防振锤结构设计方法，对2R防振锤进行计算；

S2、计算4R防振锤：针对步骤S1中的2R防振锤的计算方法，可以扩展到4R防振锤的计算，获得优化特征值频率

S3、防振锤建模：防振锤可以简单地建模为具有两个锤头配重和一个作为锤头之间的连接件的钢绞线，将其安装在输电线路上，对称结构的防振锤可以简化为一根钢绞线和一个锤头组成的两自由度系统，整个防振锤系统可以看作是两个半阻尼器模型的叠加，防振锤的建模可以从半个防振锤阻尼器简化模型开始，从半个防振锤阻尼器简化模型开始对防振锤进行建模；

S4、敏感性分析：根据步骤S1-步骤S3进行敏感性分析；

所述步骤S3中，对防振锤建模过程中参数的计算过程包括如下步骤：

S3.1、对重的质量和惯性矩分别用E_m和J_m表示，钢绞线的长度和对重心的回转半径分别用L和R表示，点G和O分别表示质心和钢绞线与锤头的连接点，点G和O之间的距离假定为1，状态向量x1和x2分别表示对重心的平移和回转，而状态向量y1表示传输线导线的运动；

S3.2、按如下公式计算k：

计算式一：

计算式二：

其中防振锤的控制方程为无阻尼两自由度系统，是状态向量x₁的双微分，F(V)是传输线上风速的函数外力，k是钢绞线的刚度系数，E_m和J_m分别是钢绞线的杨氏模量和第二惯性矩；

S3.3、外力的频率f是风速V的函数，按如下公式计算f：

计算式三：

其中S_T是Strouhal数，设置在0.18分以及0.22分，D是传输线的直径，V是风速；