[发明专利]一种多分裂导线的振动模态计算方法及装置

说明书

本发明公开一种多分裂导线的振动模态计算方法及装置，通过采用传递矩阵法，用场传递矩阵表示次档距内的振动特性、用点传递矩阵表示间隔棒安装处的衔接特性，将确定的导线参数代入场传递矩阵和点传递矩阵，结合代入参数后的场传递矩阵和点传递矩阵和边界条件(即两个端点的振动位移为零)，对多分裂导线的振动模态进行求解，得到多分裂导线的各阶固有频率及其对应的模态振型图，进而可以快速、准确地对多分裂导线的振动模态进行计算，提高多分裂导线振动模态的计算速度。

技术领域

本发明涉及输电线路电力学分析技术领域，更具体地，涉及一种多分裂导线的振动模态计算方法及装置。

背景技术

结构的模态，即结构的固有频率和振型，是结构承受动态载荷设计中的重要参数，也是研究其它动力学问题的起点。对于单股导线的振动模态分析，一般建立其运动微分方程进行求解计算，该方法简单快捷且得到广泛认可。但为提高线路输电能力，我国220kV及以上电压等级的线路普遍采用多分裂导线。对于多分裂导线，由于间隔棒的存在，各子导线之间会相互影响，从而形成一个子导线-间隔棒的振动系统，该振动系统相较单股导线的振动模态更复杂，存在面内振动、面外振动、子导线间分裂振动、扭转振动等几种振动类型的振动模态。

有学者提出基于有限元的多分裂导线模态分析法，如公开日为2016.07.06、公开号为CN105740549A的中国专利申请提出的一种220kV输电线路塔线耦联体系风振仿真方法。但该方法针对多分裂导线的整体运动，缺乏对各子导线之间的相对运动研究，到目前为止未形成成熟的分析方法。因此，研究方法的不成熟限制了多分裂导线的振动模态分析发展。

目前，对多分裂导线的振动模态分析，除理论研究外还有软件仿真和实验研究。但软件仿真需要前期建模准备，且只能对特定线路的振动模态进行计算；实验研究由于导线线路太长，真型试验开展困难。因此，如何快速有效地对多分裂导线的振动模态进行计算是亟需解决的一大技术难题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的计算速度较慢的缺陷，提供一种多分裂导线的振动模态计算方法及装置，能够提高多分裂导线振动模态的计算速度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明实施例第一方面公开一种多分裂导线的振动模态计算方法，包括：

S1：确定参数，所述参数包括所述多分裂导线的单位长度质量、正常运行时的导线张力、分裂间距、间隔棒的轴向拉压刚度及弯曲刚度、次档距的数量及各个次档距的长度；

S2：将所述单位长度质量和所述正常运行时的导线张力代入用于表示次档距内的振动特性的场传递矩阵；以及，将所述分裂间距、所述间隔棒的轴向拉压刚度及弯曲刚度代入用于表示间隔棒安装处的衔接特性的点传递矩阵；

S3：将所述次档距的数量及各个次档距的长度、代入参数后的场传递矩阵和点传递矩阵代入全档距传递矩阵，然后令所述多分裂导线的两个端点的振动位移为零，对所述全档距传递矩阵进行求解，获得所述多分裂导线振动时的各阶固有频率；

S4：将各阶固有频率分别代入所述多分裂导线的运动微分方程，绘制出所述多分裂导线全档距的各阶固有频率对应的模态振型图。

进一步地，步骤S3中，所述全档距传递矩阵通过以下公式表示：

D＝[B_n(l_n)]·[P]·[B_n-1(l_n-1)]·……·[P]·[B₁(l₁)]

满足：