一種架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率關(guān)系的計(jì)算方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明涉及一種架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率關(guān)系的計(jì)算方法。
[0002]
【背景技術(shù)】： 文獻(xiàn)報(bào)道中給出輸電線路舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線的張力和振幅的關(guān)系（架空輸電線路舞動(dòng)時(shí)導(dǎo) 線動(dòng)態(tài)張力分析朱寬軍，劉超群，任西春，國電電力建設(shè)研究所中國電力第38卷第10期 1004-9649 (2005) 10-0040-05);輸電導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線上任一點(diǎn)的軌跡為橢圓(輸電線路導(dǎo) 線舞動(dòng)軌跡監(jiān)測分析王有元，任歡，杜林，重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高壓電技術(shù)第36卷第5期1003-6520 (2010)05-1113-06)。如果利用機(jī)械方 法使輸電導(dǎo)線產(chǎn)生舞動(dòng)，在以往文獻(xiàn)中沒有關(guān)于輸電導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線形成橢圓軌跡時(shí)導(dǎo)線 受力情況和舞動(dòng)頻率之間變化關(guān)系的分析，目前，架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率關(guān)系 的計(jì)算方法尚屬空白。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種為利用人工機(jī)械方法使輸電 導(dǎo)線產(chǎn)生精確橢圓軌道舞動(dòng)提供理論依據(jù)的架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率關(guān)系的計(jì) 算方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達(dá)到：一種架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率 關(guān)系的計(jì)算方法，其特征在于其包括如下步驟： 利用機(jī)械設(shè)備使輸電導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)輸電導(dǎo)線受力分析： 設(shè)輸電導(dǎo)線機(jī)械舞動(dòng)時(shí)軌跡是橢球面，建立oxyz直角坐標(biāo)系，橢球方程為
導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線上的各點(diǎn)的軌跡是橢圓；以輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M為 研究對(duì)象，設(shè)M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為：
化為參數(shù)方程
是導(dǎo) 線舞動(dòng)時(shí)的圓頻率，?是時(shí)間，? & ::c指的是導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)在·:教建軸方向上的最大振幅； 對(duì)（3)式求一階導(dǎo)數(shù)
得到M點(diǎn)在X、y、z三個(gè)方向速度 分量；對(duì)（4)式求一階導(dǎo)數(shù)
得到M點(diǎn)在X、y、z三個(gè)方 向加速度分量；根據(jù)牛頓第二定律：
得到輸電導(dǎo)線中心 點(diǎn)M在_ 方向上受到的合力與軌道之間的關(guān)系，
其中:_、_、_是輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M在暮隹方向上受到的合力，警、,、 :?是輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)厘在_^ 1? 方向上速度分量，雖礤是輸電導(dǎo)線中心點(diǎn) M在X、y、2·方向上加速度分量，丨是檔距為L米時(shí)輸電導(dǎo)線的質(zhì)量； 設(shè)輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到張力T、重力G和機(jī)械搖臂施加的力N的作用；依次分析輸電 導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于A、C、B、D點(diǎn)時(shí)受力情況； 假設(shè)從D點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，

是導(dǎo)線舞動(dòng)的周期，是導(dǎo)線舞動(dòng)的頻率； 1、輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M在A點(diǎn)時(shí)受力情況分析： 輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于A點(diǎn)時(shí)，設(shè)輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到張力:Tj、重力G和機(jī)械 搖臂作用力的作用；沿X方向，根據(jù)（7)式，.^ ，X方向受到的合力應(yīng)為O ;輸 電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重力沿z軸負(fù)向，張力沿X方向相互抵消，機(jī)械搖臂作用力纖 在X方向的力必為0, ? ="% ;所以沿X方向受到的合力為〇,;沿y方向， 根據(jù)（7 )式， 此時(shí)，Ii=I，所以，e 〇 :;輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M
A ΛΚ 受到重力沿Z軸負(fù)向，張力位于OXZ平面，此二力在y方向無分量，機(jī)械搖臂作用力 :讓&在y方向的力必為0, :_:=暮;所以沿y方向受到的合力為0,即b 沿Z方 向，根據(jù)（7)式，：
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重 力G沿z軸負(fù)向，張力_^沿z軸方向合力為
其中，
機(jī)械 搖臂作用力在z方向的力為::_，所以，沿z軸，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到的合力為
綜上所述，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于A點(diǎn)時(shí)受到的合力大小為：
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于A點(diǎn)時(shí)受到的合力方向沿z軸，由重力、張力和機(jī)械搖臂作用力 三者決定； 其中，機(jī)械搖臂給與的支持力大小為，
方向沿z軸； 2、輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M在c點(diǎn)時(shí)受力情況分析： 輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于C點(diǎn)時(shí)，設(shè)輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到張力％、重力G和機(jī)械搖臂 作用力:?的作用；沿X方向，根據(jù)（7)式，％ 3:〇，X方向受到的合力應(yīng)為0 ;輸電導(dǎo)線 中心點(diǎn)M受到重力沿z軸負(fù)向，張力丨沿X方向相互抵消，機(jī)械搖臂作用力在X方向 的分量必定為〇,所以沿 x方向受到的合力為〇,_ ;沿y方向，輸電導(dǎo)線中心 點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，
根據(jù)（7)式， ^
重力G沿z軸負(fù)向，張力.沿y軸合力為
類似（8)式，C點(diǎn)處，
機(jī)械搖臂作用力:^:在7方向分量為，所以，沿y軸，輸電導(dǎo)線中 心點(diǎn)M受到的合力為，
沿z方向，根據(jù)（7)式，
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重力 G沿z軸負(fù)向，張力T位于oxy平面，沿y方向無分量，機(jī)械搖臂作用力__在z方向分量為 所以，沿z軸，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到的合力為，
綜上所述，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于C點(diǎn)時(shí)受到的合力大小為：
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于C點(diǎn)時(shí)受到的合力方向沿z軸，由重力、張力和機(jī)械搖臂作用力 三者決定； 其中，機(jī)械搖臂給與的支持力沿X、y、z方向分別力，= 0，
在C點(diǎn)機(jī)械搖臂給與的支持力大?。?br>^所在的平面與〇yz平面 平行，由
_決定； 3、輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M在B點(diǎn)時(shí)受力情況分析： 輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于B點(diǎn)時(shí)，設(shè)輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到張力、重力G和機(jī)械搖 臂作用力_的作用；沿X方向，根據(jù)（7)式，X方向受到的合力應(yīng)為0;輸電 導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重力沿z軸負(fù)向，張力:?沿X方向相互抵消，機(jī)械搖臂作用力 在X方向的力必為;所以沿X方向受到的合力為〇,即
沿y方向， 根據(jù)（7)式，
此時(shí)，
，所以，
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn) M受到重力沿z軸負(fù)向，張力位于Oxz平面，此二力在y方向無分量，機(jī)械搖臂作用 力義 在y方向的力必為;所以沿y方向受到的合力為〇,即
：沿 Z方向，根據(jù)（7)式，:
；輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重 力G沿z軸負(fù)向，張力霉沿z軸方向合力為-
機(jī) 械搖臂作用力:?在z方向的力為，所以，沿z軸，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到的合力為
綜上所述，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于B點(diǎn)時(shí)受到的合力大小為：
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于B點(diǎn)時(shí)受到 的合力方向沿z軸，由重力、張力和機(jī)械搖臂作用力三者決定； 其中，機(jī)械搖臂給與的支持力大小為，:：
方向沿z軸； 4、輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M在D點(diǎn)時(shí)受力情況分析： 輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于D點(diǎn)時(shí)，設(shè)輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到張力?;、重力G和機(jī)械搖臂 作用力的作用；沿X方向，根據(jù)（7)式，，x方向受到的合力應(yīng)為O ;輸電導(dǎo)線中 心點(diǎn)M受到重力沿z軸負(fù)向，張力沿X方向相互抵消，機(jī)械搖臂作用力在X方向的 分量署_必定為O，所以沿X方向受到的合力為O，=_ :爾；沿y方向，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn) M運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)，f :二.，根據(jù)（7)式，^
重力G 沿ζ軸負(fù)向，張力|^沿7軸合力為
，根據(jù)（8)式，D點(diǎn)處，
機(jī)械 搖臂作用力在y方向分量為，所以，沿y軸，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到的合力為，
沿z方向，根據(jù)（7)式J
輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到重力 G沿z軸負(fù)向，張力位于oxy平面，沿y方向無分量，機(jī)械搖臂作用力在z方向分量 為^,，所以，沿Z軸，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M受到的合力為，
綜上所述，輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于D點(diǎn)時(shí)受到的合力大小為：
.輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于D點(diǎn)時(shí)受到的 合力方向沿z軸，由重力、張力和機(jī)械搖臂作用力三者決定； 其中，機(jī)械搖臂給與的支持力沿X、y、z方向分別為，_戶，，
在D點(diǎn)機(jī)械搖臂給與的支持力大?。?br>jvD所在的平面與〇yz 平面平行，由
決定。
[0005] 本發(fā)明同已有技術(shù)相比可產(chǎn)生如下積極效果：本發(fā)明從輸電導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線做 橢圓運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算得到導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)需要的力情況以及與頻率的關(guān)系，繪制出導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)力 與頻率變化關(guān)系的曲線圖，為利用機(jī)械方法使輸電導(dǎo)線產(chǎn)生精確橢圓軌道舞動(dòng)提供理論依 據(jù)。
[0006] 【附圖說明】： 圖1為輸電導(dǎo)線舞動(dòng)示意圖； 圖2為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的橢圓軌跡圖(實(shí)線橢圓）； 圖3為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)時(shí)受力分析圖； 圖4為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于A、B點(diǎn)時(shí)擋距、橢圓長軸與政角關(guān)系圖； 圖5為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)至c點(diǎn)時(shí)受力分析圖； 圖6為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M位于D、C點(diǎn)時(shí)擋距、橢圓長軸與#角關(guān)系圖； 圖7為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)受力分析圖； 圖8為輸電導(dǎo)線中心點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)受力分析圖； 圖9為單導(dǎo)線八點(diǎn)的^.: /關(guān)系曲線圖； 圖10為單導(dǎo)線C點(diǎn)的％:：： /關(guān)系曲線圖； 圖11為單導(dǎo)線B點(diǎn)的關(guān)系曲線圖； 圖12為單導(dǎo)線D點(diǎn)的^: /關(guān)系曲線圖； 【具體實(shí)施方式】：下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明： 實(shí)施例：一種架空輸電線路機(jī)械起舞受力與頻率關(guān)系的計(jì)算方法，其包括如下步驟： 一、利用機(jī)械設(shè)備使輸電導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)輸電導(dǎo)線受力分析： 設(shè)輸電導(dǎo)線機(jī)械舞動(dòng)時(shí)軌跡是橢球面，建立oxyz直角坐標(biāo)系，如圖1所示，橢球方程 為
導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線上的各點(diǎn)的軌跡是橢圓，如圖2所示。以輸電導(dǎo) 線中心點(diǎn)M為研究對(duì)象，設(shè)M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為
化為參數(shù)方程
(3)奭是導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)的圓頻率，i是時(shí)間，》指的是導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)在.:眞東軸方向上的 最大振幅； 對(duì)（3)式求一階導(dǎo)數(shù)
得到M點(diǎn)在X、y、z三個(gè)方向速度 分