一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種風壓不均勻系數(shù)確定方法，更具體涉及一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓 不均勻系數(shù)確定方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 導線風壓不均勻系數(shù)首先需要對沿整檔導線分布的風速，以及在此風速條件下導 線懸垂串的傾角數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場實測，而后采用適當?shù)挠嬎惴椒ǎ玫阶饔迷趯Ь€上的表觀 風荷載與實際風荷載，兩者的比值即為風壓不均勻系數(shù)。
[0003] 目前電力行業(yè)規(guī)范《110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》中提供了風壓不均勻 系數(shù)的計算公式，但條文解釋中并未給出計算公式是如何得到的，也沒有給出依據(jù)實測數(shù) 據(jù)計算風壓不均勻系數(shù)實測值的方法。在此背景之下，本發(fā)明立足于沿導線不均勻分布風 速數(shù)據(jù)和懸垂串傾角數(shù)據(jù)，提供了一種基于上述實測數(shù)據(jù)反算實際風荷載與表觀風荷載比 值，即風壓不均勻系數(shù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，該方法得到 的風壓不均勻系數(shù)更加真實的反應(yīng)了風荷載的空間相關(guān)性，準確計入了導線與氣流之間的 強流固耦合作用的影響。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系 數(shù)確定方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] (1)確定導線上單個點位處表觀風荷載；
[0007] (2)確定整檔導線表觀風荷載；
[0008] (3)確定整檔導線實際風荷載；
[0009] (4)確定風壓不均勻系數(shù)。
[0010] 本發(fā)明提供的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述步驟（1)中的 風荷載通過下式（1)確定：
[0011]
[0012] 其中，P為空氣密度，U1為某測點觀測到平均風速，（J)1為水平風向與導線延伸方 向的夾角，I 1為該點位處所能代表的導線長度，Cd為導線在當前雷諾數(shù)水平下的阻力系數(shù)， D為導線直徑。
[0013] 本發(fā)明提供的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述步驟（2)中整 檔導線設(shè)有至少三個風速觀測點。
[0014] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述步 驟（2)中整檔導線設(shè)有三個風速觀測點，其風荷載通過下式（2)確定：
[0015] Pc = Pcl+Pc2 (2)
[0016] 其中，Pd為整檔導線最外側(cè)導線掛點取矩，Pu為整檔導線另一最外側(cè)導線掛點取 矩。
[0017] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述整 檔導線最外側(cè)導線掛點取矩Pd通過下式（3)確定：
[0018]
[0019] 其中，L為導線檔距，U1為第一測點觀測到的平均風速，(^1為第一測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 2為第二測點觀測到的平均風速，(^為第二測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；u3為第三測點觀測到的平均風速，（^ 3為第三測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角。
[0020] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述整 檔導線另一最外側(cè)導線掛點取矩通過下式（4)確定：
[0021]
[0022] 其中，L為導線檔距，U6為第六測點觀測到的平均風速，Φ6為第六測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 5為第五測點觀測到的平均風速，小5為第五測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 4為第四測點觀測到的平均風速，Φ4為第四測點觀測到水 平風向與導線延伸方向的夾角。
[0023] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述步 驟（3)中實際風荷載通過下式（5)確定：
[0024]
[0025] 其中，Wd為某個導線掛點處分配的導線和懸垂串重力， 浮為與風速觀測時間 段對應(yīng)時段內(nèi)懸垂串傾角平均值。
[0026] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述步 驟（4)中的風壓不均勻系數(shù)通過下式（6)確定：
[0027] a = Pn/Pc (6)
[0028] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0029] 1、本發(fā)明基于實測數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)，能夠更好的考慮多種因素，如地表粗糙度、湍流 積分尺度，尤其是導線與周圍氣體的強流固耦合效應(yīng)的影響，得到的風壓不均勻系數(shù)更為 真實可靠；
[0030] 2、本發(fā)明為實測導線風壓不均勻系數(shù)奠定了基礎(chǔ)；
[0031] 3、本發(fā)明為獲取導線風壓不均勻系數(shù)，提供了實測方法與實測數(shù)據(jù)支持；
[0032] 4、本發(fā)明的方法的得出的風壓不均系數(shù)精確度高。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明方法流程示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明的某連續(xù)兩檔導線表觀風荷載沿導線的分布示意圖；
[0035] 1-風速儀安裝點位；2-懸垂串傾角測量儀安裝點位。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合實施例對發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0037] 實施例1 :
[0038] 如圖1-2所示，本例的發(fā)明為獲取LGJ-800/70型導線在300m檔距條件下的風壓 不均勻分布系數(shù)。風速觀測點位及懸垂串風偏角觀測點位布置如附圖1所示。在連續(xù)的兩 檔檔距內(nèi)，每三分之一檔距內(nèi)布置一個風速觀測點，共計6個風速觀測點。
[0039] 首先基于式（1)計算各點位處的表觀風荷載P1~P6，其計算參數(shù)取值如附表1所 /Jn 〇
[0040]
[0041] 其中，P為空氣密度，U1為某測點觀測到平均風速，（J)1為水平風向與導線延伸方 向的夾角，I 1為該點位處所能代表的導線長度，Cd為導線在當前雷諾數(shù)水平下的阻力系數(shù)， D為導線直徑。
[0042] 在確定各點位處的表觀風荷載P1~P6后，對導線掛點A取矩，列彎矩平衡方程，可 得如下關(guān)系式：
[0043]
[0044] 其中，L為導線檔距，U1為第一測點觀測到的平均風速，(^1為第一測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 2為第二測點觀測到的平均風速，(^為第二測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；u3為第三測點觀測到的平均風速，（^為第三測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角。
[0045] 對導線掛點B取矩，列彎矩平衡方程，可得如下關(guān)系式：
[0046]
[0047] 其中，L為導線檔距，U6為第六測點觀測到的平均風速，Φ6為第六測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 5為第五測點觀測到的平均風速，小5為第五測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角；U 4為第四測點觀測到的平均風速，$4為第四測點觀測到水平 風向與導線延伸方向的夾角。
[0048] 則掛點C處有如下關(guān)系式：
[0049]
[0050] 將附表1中參數(shù)代入上式中得到整檔導線表觀風荷載為Pe為2185N。
[0051] LGJ-800/70型導線每米質(zhì)量2. 791kg，附圖1所示C掛點處分擔了 300m長導線的 重力8205N，懸垂串質(zhì)量147. 5kg，則掛點C處的Wd為9650. 5N。與當前時段內(nèi)風速數(shù)據(jù)對 應(yīng)的懸垂串傾角平均值沒為1〇°，將1和 I值代下式（5)中得，Pni為1701. 6N。再將 Pn^P Pc值代入到式（6)中得風壓不均勻系數(shù)（！為0.6421。
[0052]
[0053] a = Pn/Pc (6)
[0054] 其中，Wd為某個導線掛點處分配的導線和懸垂串重力，A為與風速觀測時間段 對應(yīng)時段內(nèi)懸垂串傾角平均值。
[0055] 表 1
[0056]
[0057] 最后應(yīng)該說明的是：_以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可 以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修 改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1. 一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于：所述方法包括以下步 驟： (1) 確定導線上單個點位處表觀風荷載； (2) 確定整檔導線表觀風荷載； (3) 確定整檔導線實際風荷載； (4) 確定風壓不均勻系數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述步驟（1)中的風荷載通過下式（1)確定：其中，P為空氣密度，A為某測點觀測到平均風速，為水平風向與導線延伸方向的 夾角，1,為該點位處所能代表的導線長度，Cd為導線在當前雷諾數(shù)水平下的阻力系數(shù)，D為 導線直徑。3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述步驟（2)中整檔導線設(shè)有至少三個風速觀測點。4. 如權(quán)利要求3所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述步驟（2)中整檔導線設(shè)有三個風速觀測點，其風荷載通過下式（2)確定： P〇= Pci+Pc2 (2) 其中，L為整檔導線最外側(cè)導線掛點取矩，巴為整檔導線另一最外側(cè)導線掛點取矩。5. 如權(quán)利要求4所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述整檔導線最外側(cè)導線掛點取矩通過下式（3)確定：其中，L為導線檔距，&為第一測點觀測到的平均風速，為第一測點觀測到水平風 向與導線延伸方向的夾角；U2為第二測點觀測到的平均風速，小2為第二測點觀測到水平風 向與導線延伸方向的夾角；U3為第三測點觀測到的平均風速，小3為第三測點觀測到水平風 向與導線延伸方向的夾角。6. 如權(quán)利要求4所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述整檔導線另一最外側(cè)導線掛點取矩匕2通過下式（4)確定：其中，L為導線檔距，U6為第六測點觀測到的平均風速，小6為第六測點觀測到水平風向 與導線延伸方向的夾角；U5為第五測點觀測到的平均風速，小5為第五測點觀測到水平風向 與導線延伸方向的夾角；U4為第四測點觀測到的平均風速，為第四測點觀測到水平風向 與導線延伸方向的夾角。7. 如權(quán)利要求4所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述步驟（3)中實際風荷載通過下式（5)確定：其中，Wd為某個導線掛點處分配的導線和懸垂串重力，II為與風速觀測時間段對應(yīng)時 段內(nèi)懸垂串傾角平均值。8.如權(quán)利要求7所述的一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，其特征在于： 所述步驟（4)中的風壓不均勻系數(shù)通過下式（6)確定： a=Pn/Pc (6)
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于實測數(shù)據(jù)的風壓不均勻系數(shù)確定方法，所述方法包括以下步驟：(1)確定導線上單個點位處表觀風荷載；(2)確定整檔導線表觀風荷載；(3)確定整檔導線實際風荷載；(4)確定風壓不均勻系數(shù)。該方法得到的風壓不均勻系數(shù)更加真實的反應(yīng)了風荷載的空間相關(guān)性，準確計入了導線與氣流之間的強流固耦合作用的影響。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105095629
【申請?zhí)枴緾N201410208348
【發(fā)明人】張宏杰, 楊風利, 楊靖波
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 江蘇省電力公司電力科學研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月16日