[发明专利]一种两分裂导线风致响应的等效分析方法及系统

权利要求书

1.一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定两分裂导线的节点信息、线型信息以及分裂导线物理参数；所述节点信息为节点坐标，导线线型信息为导线单元长度，导线物理参数包括弹性模量、自重、风荷载；

2)建立局部坐标系下的弹性刚度矩阵，然后建立整体坐标系下的子导线弹性刚度矩阵K_e；

3)建立整体坐标系下的子导线自重应力刚度矩阵K_g和风荷载应力刚度矩阵K_w；

4)组集弹性刚度矩阵、自重应力刚度矩阵和风荷载应力刚度矩阵K_w，建立导线的等效刚度矩阵；

5)形成导线的等效受风面积A_w，然后建立导线的等效风荷载向量F_E；

6)建立导线在风荷载作用下的受力方程，并分析计算导线的风致响应。

2.根据权利要求1所述的一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，步骤2)中根据如下公式确定子导线的弹性刚度矩阵K_e：

式中：E为子导线的弹性模量；A为子导线的横截面积；L为子导线单元的长度；cosα、cosβ和cosγ分别为子导线单元与X、Y、Z坐标轴的方向余弦；K₀为系数矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，步骤3)中根据如下公式确定子导线的自重应力刚度矩阵K_g和风荷载应力刚度矩阵K_w：

式中：K_g为子导线自重应力刚度矩阵；K_w为子导线风荷载应力刚度矩阵；F为自重荷载所引起的子导线中的内力；L为子导线单元的长度；E为子导线的弹性模量；ε_g为F所引起的子导线应变；K₁为系数矩阵；N为风荷载所引起的子导线中的内力；ε_w为N所引起的子导线应变；A为子导线的横截面积。

4.根据权利要求1所述的一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，步骤4)中根据如下公式确定导线的等效刚度矩阵K^E：

式中：K^E为等效导线的刚度矩阵；为等效导线的自重应变；为等效导线的风致应变；A_E为等效导线的横截面积；E为子导线的弹性模量；L为子导线单元的长度；K₀和K₁为不同的系数矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，步骤5)中根据如下公式确定分裂导线的等效风荷载向量F_E：

F_E＝w₀μ_rμ_fμ_sμ_zA^w

式中：F_E为等效风荷载向量；A^w为合并后的等效导线的受风面积；w₀为输电线路所在地区的基本风压；μ_r为重现期调整系数；μ_f为脉动风压系数；μ_s为风载体型系数；μ_z为风压高度变化系数。

6.根据权利要求1所述的一种两分裂导线风致响应的等效分析方法，其特征在于，步骤6)中根据如下公式确定分裂导线的受力方程和风致响应x_E：

式中：x_E为等效导线的位移，F_E为等效风荷载向量；F_E为等效导线的自重内力；N_E为等效导线的风荷载内力；A_E为等效导线的横截面积；K^E为等效导线的刚度矩阵；E为子导线的弹性模量；L为子导线单元的长度；K₀和K₁为不同的系数矩阵。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述方法的系统，其特征在于，包括：

两分裂输电导线几何物理参数监测模块，用于确定两分裂导线的节点信息、线型信息以及两分裂导线物理参数；所述节点信息包括节点坐标，导线线型信息为导线单元长度，导线物理参数包括弹性模量、自重、风荷载；

两分裂导线弹性刚度矩阵分析模块，用于建立局部坐标系下的弹性刚度矩阵，然后建立整体坐标系下的分裂导线弹性刚度矩阵；

两分裂导线应力刚度矩阵分析模块，用于建立整体坐标系下的分裂导线自重应力刚度矩阵，建立整体坐标系下的分裂导线风荷载应力刚度矩阵；

两分裂导线等效刚度矩阵分析模块，用于组集弹性刚度矩阵、自重应力刚度矩阵和风荷载应力刚度矩阵，建立等效导线的总刚度矩阵；

两分裂导线等效荷载分析模块，用于形成导线的等效受风面积，然后建立等效导线的风荷载向量；

两分裂导线风致响应分析模块，用于建立分裂导线在风荷载作用下的受力方程，并分析计算导线的风致响应。