[发明专利]一种热力学除冰场景下的输电线路脱冰振动抑制方法

说明书

本发明公开了一种热力学除冰场景下的输电线路脱冰振动抑制方法，通过安装防振锤的方式对连续诱发脱冰情况下的输电线路动态响应进行控制，并采用Newmark隐式积分法与Newton‑Raphson法对其响应控制过程进行求解。该方法主要包括：1、建立考虑防振锤位置的输电线路模型；2、模拟热力学除冰场景下的输电线路覆冰脱落；3、利用Newmark隐式积分法与Newton‑Raphson法分析热力学除冰场景下安装防振锤的输电线路脱冰响应；4、确定合理的防振锤安装位置。该方法验证了防振锤对热力学除冰场景下连续诱发脱冰振动的抑制效果并研究得到防振锤的最优布置方案。为防振锤对连续诱发脱冰振动响应抑制提供理论依据，为实际工程中防振锤布置方案提供参考。

技术领域

本发明属于电网技术领域，特别适用于热力学除冰场景下的输电线路脱冰振动抑制。

背景技术

输电线路覆冰可能导致闪络、短路等电气事故和断线、倒塔等机械事故，为保障电力系统的安全可靠运行，需要对覆冰的输电线路进行人工除冰。目前的人工除冰方法有机械除冰、热力学除冰以及其它新技术除冰法等。随着科学技术的发展，热力学除冰技术因其快速高效、受地形限制较小等优点在电力系统中应用广泛。由于热力学除冰场景下的脱冰形式大多为连续诱发脱冰，即覆冰导线的脱冰时间具有一定的分散性，覆冰导线脱冰跳跃有可能引起输电线路的较大位移,因此，有必要对覆冰脱落导致的输电线路振动响应进行抑制。

对输电线路脱冰振动响应抑制有很多方法，例如，利用非线性时程分析法，通过在杆塔上布置粘弹铅芯阻尼器抑制输电线路的脱冰跳跃响应；选择摩擦阻尼器的最优布置方案和合理的摩擦起滑力等参数，采用摩擦阻尼器对转角型输电线路进行脱冰动态响应控制；建立输电铁塔-线-相间间隔棒有限元模型，通过有限元软件研究分析相间间隔棒对输电铁塔塔顶位移的抑制规律并得到最优布置方案；采用有限元仿真软件分析在固定量脱冰情况下相间间隔棒和防振锤对输电线路脱冰振动的抑制效果等。

防振锤是架空输电线路的一种主要防振组件，对输电线路振动的抑制效果较好，且相比其他防振组件具有安装成本低、安全可靠、验收方便等优势。研究输电线路在热力学除冰场景下的振动响应并确定防振锤的最优布置方案，为实际工程中防振锤布置方案提供参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热力学除冰场景下的输电线路脱冰振动抑制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种热力学除冰场景下的输电线路脱冰振动抑制方法，通过安装防振锤的方法抑制输电线路在连续诱发脱冰情况下的振动响应，并寻找最优的防振锤安装方案，包括以下几个步骤：

步骤1、建立考虑防振锤位置的输电线路模型；

步骤2、模拟热力学除冰场景下安装防振锤的输电线路覆冰脱落情形；

步骤3、利用Newmark隐式积分法与Newton-Raphson法求解在步骤2的场景下安装防振锤的输电线路脱冰响应，分析比较安装防振锤的输电线路最大竖向位移；

步骤4、仿真分析不同防振锤安装方案的输电线路最大竖向位移，根据最大竖向位移对步骤3中不同的防振锤安装方案进行比较，确定热力学除冰场景下最优的防振锤安装方案，热力学除冰场景下防振锤布置于线路两侧时脱冰过程中的最大竖向位移最小，此方案即为最优方案。

优选地，步骤1所述的建立考虑防振锤位置的输电线路模型，具体步骤为：

步骤1-1、由虚功原理得到单个输电线单元平衡方程：

式中，A为输电线单元截面面积；L为输电线路单元的长度；C为阻尼矩阵；x_e为输电线单元两端点的整体坐标；u_e为输电线单元两节点的位移；E为输电线单元的弹性模量；σ₀为输电线单元的初始轴向应力；{R_e}为节点等效荷载列阵。