[发明专利]一种输电线舞动三自由度非线性动力学精确建模方法在审

专利信息
申请号: 202211705969.X 申请日: 2022-12-29
公开(公告)号: CN116244914A 公开(公告)日: 2023-06-09
发明(设计)人: 张楚谦;尹洪;吴启进;夏立伟;刘春堂;郭景武;张迪;胡洪炜;付子峰;吴嘉琪 申请(专利权)人: 国网湖北省电力有限公司超高压公司
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F30/28;G06F30/13;G06F17/13;G06F17/12;G06F119/14;G06F119/12;G06F113/04
代理公司: 北京中北知识产权代理有限公司 11253 代理人: 吴静
地址: 430000 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 输电线 舞动 自由度 非线性 动力学 精确 建模 方法
【说明书】:

发明提供一种输电线舞动三自由度非线性动力学精确建模方法,在把覆冰导线微段的运动简化为平面运动的基础上,通过精确分析覆冰导线所受内力、气动力和惯性力等,依据达朗贝尔原理建立平衡方程组,并进一步推导得到覆冰导线舞动的三自由度精确微分方程组。按照此方法建立舞动方程,具有物理意义清晰、方法简便、适用面广、所建方程精确的特点。

技术领域

本发明涉及输变电技术领域,尤其涉及一种输电线舞动三自由度非线性动力学精确建模方法。

背景技术

输电线路舞动,一直以来是一个威胁电网安全稳定运行、尚未解决的世界性难题。

目前在实践中尚无法彻底解决输电线舞动问题,因此迫切需要从理论上寻求突破,为舞动防治提供方法和依据。建立输电线舞动非线性动力学方程,并在此基础上通过非线性动力学方法研究起舞条件,以及线路参数和气象条件等对舞动的影响,是舞动机理研究的重要内容,对于实践中舞动防治具有重要意义。

目前建立输电线舞动非线性动力学方程的方法主要有Hamilton原理、拉格朗日运动方程等,存在的主要问题是推导过程复杂、方程简化较多、方程不够精确等。本发明基于达朗贝尔原理建立输电线舞动非线性动力学方程,具有物理意义明确、方法简单、简化少、精确的特点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供了一种输电线舞动三自由度非线性动力学精确建模方法,简单,且精确度高。

为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

本发明提供了一种输电线舞动三自由度非线性动力学精确建模方法,包括:

S1、建立单档输电线空间模型,确定坐标系和自由度;

S2、建立覆冰导线微段单元体,分析所述导线微段所受的内力;

S3、精确分析覆冰导线所受气动力;

S4、将覆冰所述导线微段的运动简化为平面运动,向质心简化得惯性力;

S5、综合考虑覆冰所述导线微段所受的各种力,根据达朗贝尔原理建立其平衡方程。

进一步,所述S1中,单档输电线空间模型为:

设档距为l,以档端导线悬挂点为坐标原点建立坐标系,x轴沿导线轴向,y轴竖直向下,Z轴与x轴和y轴构成右手笛卡尔坐标系,U为风速,方向沿Z轴正向。

进一步,所述S2中,舞动状态下,所述导线微段所受内力Tθ为:

其中,Tx为沿x轴方向所受的拉力;Ty沿y轴方向所受的拉力;Tz沿Z轴方向所受的拉力;T为初始构型状态下导线的切向张力;τ为导线舞动过程中切向张力的变化量;s为弧长坐标;u、v、w和θ分别表示t时刻,弧长坐标s处的导线截面其裸导线形心位置沿x轴、y轴、Z轴方向的位移和绕导线轴线的转角;θ0为初始凝冰角。

进一步,所述S3中,覆冰导线所受气动力具体为:

α=θ+θ0-β(7)

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