[发明专利]一种基于三维导地线模型模拟现实情景的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路模拟方法，特别是关于一种基于三维导地线模型模拟现实情景的方法。

背景技术

导地线模型指架空输电线路中所使用的导线、地线、OPGW(光纤复合架空地线)等不同线缆，以及用于连接线缆与杆塔的绝缘子串、金具等相关装置的三维模型。建立导地线模型时，需要考虑环境因素对导地线模型空间姿态的影响，以及由空间姿态变化所引起的绝缘子串及金具空间相对位置变化的情况，对于导地线模型还需要考虑多分裂情况下每根导地线的空间位置关系。

现阶段导地线模型的建立普遍使用三维建模软件，由具备相关软件使用技术的专门人员根据工程设计图纸进行结构化建模。建模时首先确定线缆在空间中挂点的位置，然后根据相邻两挂点之间使用的直线或弧线进行结构化建模。因结构化建模时所采用的三维导地线模型缺少设备参数和设计参数，因而无法对导地线模型进行受力计算及空间位置分析，因此，仅仅能够用于三维效果展示，而实用价值则大打折扣。在工程设计成果的基础上进行建模，一方面因增加输电工程设计的工作量，而大大延长工程设计周期；另一方面，建模人员缺乏相关专业知识的储备，同时还受限于建模软件的功能而只能使用直线模型示意性的表现导地线模型，遇到分裂导线、硬跳线和多跳线等复杂模型则无从下手，所建模型质量无法保证。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅能够展示三维效果，还能对导地线模型进行受力计算和空间位置分析，且使建立的导地线模型更加贴近现实的基于三维导地线模型模拟现实情景的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于三维导地线模型模拟现实情景的方法，包括以下步骤：1)利用悬链线方程在三维空间建立线缆的模型：

pt=pt0+x·vtX+(y0+cosh(γ/σ0(x-x0))-1γ/σ0)·vtZ---(1)]]>

式中，pt是线缆上任一点的空间坐标；pt₀是悬链线坐标系原点的空间坐标；x₀、y₀是线缆最低点的坐标值，单位是m；x、y是线缆任意一点坐标值，单位是m；γ是线缆所受比载的大小，单位是N/m·mm²；σ₀是线缆最低点应力大小，单位是N/mm²；vtX、vtZ分别是X、Z轴的向量；

2)使用物理方法建立贴近现实的导地线模型

导地线模型指的是线缆和绝缘子串一体化的模型；假设绝缘子串为刚性直棒结构，且在铁塔上的挂点固定不动，绝缘子串在线缆拉力、自重力、冰重力和风力等的作用下在静态时达到杠杆平衡；假设自重力、冰重力和风力作用在绝缘子串中心、线缆拉力作用在绝缘子串下端，那么绝缘子串达到杠杆平衡时，合作用力向量与绝缘子串方向平行；

绝缘子串合作用力模型为：

绝缘子串合作用力＝线缆拉力+(自重力+冰重力+风力)/2   (2)

绝缘子串方向的模型为：

绝缘子串方向＝绝缘子串下端点位置-绝缘子串上端点位置   (3)