一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變電站軟導(dǎo)線的弧垂計算方法，尤其是一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo) 線最大弧垂建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變電站中的架空線，在廣義上一般包括軟導(dǎo)線、跳線、引下線以及其他設(shè)備之間的 連接導(dǎo)線。軟導(dǎo)線的作用是匯集、分配和傳輸電能；跳線是用于連接兩跨軟導(dǎo)線之間的導(dǎo) 線，一般用于變電站的輸電線路的改變；引下線是從軟母線上引下并與地下裝置連接的導(dǎo) 線，主要作用是避雷。那么，為了滿足變電站中不同種類架空線的性能要求，必然有不同的 設(shè)計規(guī)范。而弧垂在變電站架空線路的設(shè)計中占有極其重要的地位，直接影響變電站的正 常安全運行，故不同的架空線在施工中須滿足不同的設(shè)計弧垂，且要求三相弛度達到同一 水平。
[0003] 但是，在工程實際中，各類架空線多數(shù)是憑施工人員的經(jīng)驗安裝的，往往需要在高 空進行反復(fù)調(diào)整，直到形成合適的形狀并達到設(shè)計的弧垂為止，需要花費較多的時間和勞 動，且危險性較大，這樣必然造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，為了提高施工效率，且能夠在施工 前就可得到準確的弧垂，一個變電站架空線弧垂的計算模型是必要的。
[0004] 目前，架空線弧垂的研宄主要集中于大跨度、長距離的輸電線路，在輸電線路弧垂 的計算中，往往將架空線簡化為柔性繩索，且絕緣子、耐張線夾、金具等附件對架空線數(shù)學(xué) 模型影響很小。而變電站軟導(dǎo)線屬于短距離架空線，絕緣子、耐張線夾、金具等附件對變電 站內(nèi)軟導(dǎo)線長度和受力有很大影響，明顯占有不容忽視的份量，故輸電線路弧垂的計算方 法不適用于變電站軟導(dǎo)線。因此，根據(jù)變電站中的實際情況進行受力分析，建立起針對變電 站軟導(dǎo)線的弧垂計算模型是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要針對現(xiàn)有弧垂計算方法不適用于變電站軟導(dǎo)線，現(xiàn)有的對于短檔距、長 絕緣子串的變電站軟導(dǎo)線的弧垂研宄還不夠成熟，所以本發(fā)明提供一種基于懸鏈線的變電 站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，可直接得到準確的弧垂最大值，實現(xiàn)對弧垂的控制。
[0006] 本發(fā)明的采用的技術(shù)方案為一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方 法，包括以下步驟：
[0007] 步驟S1 :確定變電站軟導(dǎo)線的基本參數(shù)，所述變電站軟導(dǎo)線劃分為耐張絕緣子串 和軟母線，所述軟母線的兩端分別與左側(cè)耐張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串相連。
[0008] 步驟S2 :以軟導(dǎo)線的任意一懸掛點為原點建立X-Y坐標系，獲取左側(cè)耐張絕緣子 串的水平和垂直投影長度以及右側(cè)耐張絕緣子串的水平和垂直投影長度，并且建立耐張絕 緣子串的空間坐標方程；
[0009] 步驟S3 :以軟母線任意一側(cè)的連接端為原點建立x-y坐標系，獲取軟母線的懸鏈 線方程；
[0010] 步驟S4:將軟母線的懸鏈線方程通過坐標變換從x-y坐標系變換到X-Y坐標系， 獲取變電站軟導(dǎo)線的懸鏈線方程；
[0011] 步驟S5 :獲取變電站軟導(dǎo)線的弧垂表達式以及弧垂最大值，得到變電站軟導(dǎo)線最 大弧垂模型。
[0012] 進一步的，在所述步驟S1中的基本參數(shù)包括變電站軟導(dǎo)線的檔距和高差、左側(cè)耐 張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串的金具個數(shù)、每個金具的長度和重量、軟母線的截面積和 均布比載。
[0013] 進一步的，在所述步驟S2中的耐張絕緣子串的空間坐標方程包括以下步驟：
[0014] 步驟S20 :以左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串的懸掛點為原點建立X-Y坐 標系；
[0015] 步驟S21 :定義左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力以及左側(cè) 耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串上任意一點的水平張力；
[0016] 步驟S22 :根據(jù)左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串的弦多邊形形狀，對左側(cè) 耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串中的任意一金具進行受力分析，獲取左側(cè)耐張絕緣子串 的水平和垂直投影長度以及右側(cè)耐張絕緣子串的水平和垂直投影長度；
[0017] 步驟S23 :定義左側(cè)耐張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串分別與軟母線相連接的左 側(cè)連接端和右側(cè)連接端在X-Y坐標系中的坐標和支反力；
[0018] 步驟S24 :獲取耐張絕緣子串的空間坐標方程。
[0019] 進一步的，在所述步驟S3中軟母線任意一側(cè)的連接端為軟母線與左側(cè)耐張絕緣 子串或右側(cè)耐張絕緣子串的連接端。
[0020] 進一步的，在所述步驟S3中的軟母線懸鏈線方程是通過任取軟母線上的一段為 對象進行受力分析，并且獲取軟母線上任意一點軸向應(yīng)力的垂直分量。
[0021] 進一步的，在所述步驟S3中，根據(jù)軟母線左側(cè)連接端和右側(cè)連接端軸向應(yīng)力的垂 直分量，獲取左側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力和右側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過已知的軟導(dǎo)線結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參 數(shù)，根據(jù)變電站的任意設(shè)計應(yīng)力直接得到準確的弧垂最大值，有利于弧垂的控制，具有非常 高的應(yīng)用價值。通過本發(fā)明提供的基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，方便 工作人員操作，提高施工效率，從而節(jié)約變電站軟導(dǎo)線的安裝成本。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明實施例的變電站軟導(dǎo)線裝備結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實施例的耐張絕緣子串結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實施例的軟母線結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0027] 如圖1~3所示，本發(fā)明實施例的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建 模方法，包括以下步驟：
[0028] 首先確定變電站軟導(dǎo)線的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和耐張絕緣子串與軟母線的材料參數(shù)，包 括軟導(dǎo)線檔距L和高差H、左側(cè)耐張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串的金具個數(shù)分別為n和 m、每個金具的長度A ,和重量g ,、軟母線的截面積s和均布比載y。
[0029] 其次，定義A、B分別為變電站軟導(dǎo)線兩端的懸掛點，并且A、B即分別為左側(cè)耐張絕 緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串的懸掛點，以A點為坐標原點建立X-Y坐標系，AE和BF為耐張 絕緣子串部分，EF為軟母線部分，已知整個軟導(dǎo)線的檔距為L、高差為H，假設(shè)軟母線部分的 檔距為1、高差為h、最低點為0, C為軟母線上任意一點。由于耐張絕緣子串無法用連續(xù)表 達式表示出來，而軟母線可以用連續(xù)表達式表示出來，故將變電站軟導(dǎo)線劃分為耐張絕緣 子串和軟母線。
[0030] 根據(jù)軟導(dǎo)線裝配結(jié)構(gòu)的先后順序，我們先考慮耐張絕緣子串部分。如圖1所示，以 左側(cè)AE段耐張絕緣子串為例，耐張絕緣子串是由一些不易彎曲的金具零件盒絕緣子鉸接 組裝而成，以左側(cè)AE段耐張絕緣子串為例，已知其由n個不同金具組成且各個金具為剛體， 其長度不受張力和溫度的影響，且第i個金具的長度為重量為 gi。圖中A為與桿塔連 接點，E為與線夾連接點。
[0031] 假設(shè)懸掛點A處支反力RA和任意一點的水平張力T。= 〇 QXs( 〇。為水平應(yīng)力） 已知，在I；作用下，呈現(xiàn)出圖2所示的弦多邊形形狀，取第i個金具為研宄對象，列出其端 點的力矩平衡方程式為：
[0032]
【主權(quán)項】
1. 一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特征在于，包括w下步 驟： 步驟S1 ;確定變電站軟導(dǎo)線的基本參數(shù)，所述變電站軟導(dǎo)線劃分為耐張絕緣子串和軟 母線，所述軟母線的兩端分別與左側(cè)耐張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串相連； 步驟S2;w軟導(dǎo)線的任意一懸掛點為原點建立乂-1坐標系，獲取左側(cè)耐張絕緣子串的 水平和垂直投影長度W及右側(cè)耐張絕緣子串的水平和垂直投影長度，并且建立耐張絕緣子 串的空間坐標方程； 步驟S3 ;W軟母線任意一側(cè)的連接端為原點建立坐標系，獲取軟母線的懸鏈線方 程； 步驟S4 ;將軟母線的懸鏈線方程通過坐標變換從坐標系變換到坐標系，獲取 變電站軟導(dǎo)線的懸鏈線方程； 步驟S5 ;獲取變電站軟導(dǎo)線的弧垂表達式W及弧垂最大值，得到變電站軟導(dǎo)線最大弧 垂模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特 征在于：在所述步驟S1中的基本參數(shù)包括變電站軟導(dǎo)線的檔距和高差、左側(cè)耐張絕緣子串 和右側(cè)耐張絕緣子串的金具個數(shù)、每個金具的長度和重量、軟母線的截面積和均布比載。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特 征在于，在所述步驟S2中的耐張絕緣子串的空間坐標方程包括W下步驟： 步驟S20;W左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串的懸掛點為原點建立乂-1坐標 系； 步驟S21 ;定義左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力W及左側(cè)耐張 絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串上任意一點的水平張力； 步驟S22 ;根據(jù)左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串的弦多邊形形狀，對左側(cè)耐張 絕緣子串或右側(cè)耐張絕緣子串中的任意一金具進行受力分析，獲取左側(cè)耐張絕緣子串的水 平和垂直投影長度W及右側(cè)耐張絕緣子串的水平和垂直投影長度； 步驟S23 ;定義左側(cè)耐張絕緣子串和右側(cè)耐張絕緣子串分別與軟母線相連接的左側(cè)連 接端和右側(cè)連接端在乂-巧標系中的坐標和支反力； 步驟S24 ;獲取耐張絕緣子串的空間坐標方程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特 征在于：在所述步驟S3中軟母線任意一側(cè)的連接端為軟母線與左側(cè)耐張絕緣子串或右側(cè) 耐張絕緣子串的連接端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特 征在于：在所述步驟S3中的軟母線懸鏈線方程是通過任取軟母線上的一段為對象進行受 力分析，并且獲取軟母線上任意一點軸向應(yīng)力的垂直分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，其特 征在于：在所述步驟S3中，根據(jù)軟母線左側(cè)連接端和右側(cè)連接端軸向應(yīng)力的垂直分量，獲 取左側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力和右側(cè)耐張絕緣子串懸掛點的支反力。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于懸鏈線的變電站軟導(dǎo)線的最大弧垂建模方法，首先將變電站軟導(dǎo)線劃分為耐張絕緣子串和軟母線，并確定結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料參數(shù)；其次以耐張絕緣子串懸掛點為原點建立X-Y坐標系，假設(shè)懸掛點支反力RA和水平張力T0已知，建立耐張絕緣子串空間坐標方程，可得到耐張絕緣子串的水平和垂直投影長度；另外，以軟母線端點為原點建立x-y坐標系，以懸鏈線理論為基礎(chǔ)，得到軟母線懸鏈線方程；最后，將軟母線通過坐標變換從x-y坐標系變換到X-Y坐標系，并結(jié)合耐張絕緣子串空間坐標方程，獲取變電站軟導(dǎo)線弧垂表達式，從而得到軟導(dǎo)線的弧垂最大值。本發(fā)明在已知結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)變電站的任意設(shè)計應(yīng)力直接得到準確的弧垂最大值，有利于弧垂的控制，具有非常高的應(yīng)用價值。
【IPC分類】G06F17-50, G06Q50-06
【公開號】CN104715105
【申請?zhí)枴緾N201510070764
【發(fā)明人】黃宴委, 王庭桉
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月11日