[发明专利]一种大跨越输电导线悬挂点动弯应变测量方法

权利要求书

1.一种大跨越输电导线悬挂点动弯应变测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、监测导线微风振动状态，采用拉力传感器持续测量导线水平张力，记录下导线水平张力的变化，具体通过将拉力传感器布置在线夹出口处，通过拉力传感器连续测量导线的水平拉力变化情况来实现；

S2、监测架空输电线环境状况，采用风速测量仪持续测量导线运行时的风速；具体通过将风速测量仪安装在悬挂导线的线夹处，通过风速测量仪持续测量导线所处环境的风速来实现；

S3、根据步骤S2所测风速，利用能量平衡法计算出导线微风振动的特征参量，即微风振动稳定时，风输入导线的功率与导线自阻尼功率相等，利用风速与导线振幅、频率的关系式获得导线微风振动的特征参量，即导线微风振动的振幅和频率；

S4、根据步骤S1和步骤S3对导线悬挂点处的动弯应变进行估算，即利用求解所得导线微风振动的振幅A₀以及频率f代入已知导线振动的惯性力求解获得导线振动稳定时的惯性力F，将惯性力F代替考虑电线刚度的悬挂点处静态弯曲应力关系式中的静态支点反力，得到导线微风振动时悬挂点处的动弯应力。

2.根据权利要求1所述的一种大跨越输电导线悬挂点动弯应变测量方法，其特征在于：所述拉力传感器采用光纤光栅应变传感器。

3.根据权利要求1所述的一种大跨越输电导线悬挂点动弯应变测量方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：

首先，计算风输入导线的功率P_W，公式如下：

式中，表示动态升力系数，与风速有关；ρ表示空气密度，单位为kg/m³；V表示风速，单位为m/s；D表示导线外径，单位为m；f表示导线微风振动的频率，单位为Hz；A₀表示导线微风振动的振幅，单位为m；其中动态升力系数的求解公式如下：

式中，s表示司脱罗哈数，与圆柱体的雷诺数有关，在实用范围内为0.185～0.2，此处采用0.2；

然后，计算导线的自阻尼功率P_c，公式如下：

式中，y₀表示导线的最大双振幅，K、β、α三个系数因导线规格而异，能够通过导线自阻尼测试获得；

最后，计算导线微风振动的振幅A₀：当其他各参数已知时，以导线微风振动的频率f为参量坐标，以导线的最大双振幅y₀为自变量，绘制出风输入导线的功率P_W与导线的自阻尼功率P_c的关系图，相同频率的P_W和P_c曲线交点对应下的振幅y₀即为功率平衡点的稳定振幅，即导线微风振动的振幅A₀；导线微风振动稳定时，振动频率f能够表示为风速V的单一函数：

式中，s表示司脱罗哈数，与圆柱体的雷诺数有关，在实用范围内为0.185～0.2，此处采用0.2。

4.根据权利要求3所述的一种大跨越输电导线悬挂点动弯应变测量方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下过程：

S4.1、根据以下式子计算半波长内导线振动稳定时的惯性力F：

式中，dx为任意微段电线，x为电线长度方向，m表示导线单位长度的质量，λ表示档内导线振动的波长，单位为m，振动稳定时由以下式子表示：

式中，T₀表示导线水平张力；s表示司脱罗哈数；

S4.2、根据以下式子计算考虑电线刚度的悬挂点处静态弯曲应力σ：

式中，E表示导线的弹性系数；J表示导线断面的惯性矩，对导线外径为D的单股导线J＝πD⁴/64；C表示导线断面上所求最大弯曲应力点到弯曲中性层间的距离，此处指股丝的半径r；p₀表示试验档中央所施加的集中荷载，单位为N；l表示档距，h表示悬挂点的高度差，为静态支点反力；

S4.3、将导线振动的惯性力F代替考虑电线刚度的悬挂点处静态弯曲应力关系式中的静态支点反力，得到导线微风振动时悬挂点处的动弯应力σ_c：

导线微风振动时悬挂点处的动弯应力σ_c的单位为N/mm²，根据动弯应力与动弯应变的关系，得到导线微风振动时线夹处的动弯应变ε_c：

导线微风振动时线夹处的动弯应变ε_c的单位为μ_ε。