梁照宏[1]2003年在《高压架空输电线路舞动建模及计算机仿真》文中指出高压架空输电线路舞动是覆冰导线在风的作用下发生的一种低频大幅度振动。因为舞动的幅度大，有摆动，一次持续很长时间，因此容易引起相间闪络、金具损坏，造成线路跳闸停电或引起烧伤导线、拉倒杆塔、导线折断等严重事故，从而造成重大经济损失。本文分析了高压架空输电线路舞动的机理，在O.Nigol机理和Den Hartog机理的基础上建立了分裂导线的叁自由度舞动模型，较全面的考虑了模型中的参数确定和叁自由之间的耦合作用。针对舞动模型偏微分方程无法直接求解，提出Taylor变换法这一非线性分析方法，并应用Taylor变换法对舞动模型分析，通过对分析结果的计算机仿真计算，得到了比较接近实际情况的结果。最后，根据仿真计算结果实现了导线舞动的虚拟现实3D模拟。
胡基才[2]2013年在《高压输电导线舞动机理与数值仿真应用研究》文中认为导线舞动是风激励下架空覆冰导线所产生的一种低频大振幅的非线性振动。导线舞动容易导致输电线路的各种机械和电气故障,是输电线路的重大自然灾害之一。导线舞动的分析及治理研究是一个极其复杂的工程难题,目前国内外还没有一个成熟的解析方法,数值仿真是目前电力工程界研究导线舞动问题的一种比较切实可行的研究方法。论文从理论上探讨了覆冰导线舞动的动力学特性和机理,建立了输电导线舞动的虚拟现实仿真平台系统,主要研究内容和成果如下：1.结合我国输电导线舞动的实际背景,在总结国内外有关输电导线舞动研究现状的基础上,论文分析了传统的输电导线舞动机理,指出了目前输电导线舞动研究所存在的主要问题和发展方向,并扼要地介绍了目前国内外工程中常用防舞技术的原理和方法。2.拓展了邓哈托舞动判据。论文结合覆冰导线的舞动特征,通过建立导线舞动的水平-垂直振动耦合模型及其运动方程,分析了其相应的动态响应特性,提出了更具普适性的临界风速计算公式和系统失稳判据,指出覆冰导线产生横向舞动失稳不仅与升力曲线的斜率相关还与阻力曲线的斜率相关,取决于升力曲线与阻力曲线的匹配对应。该理论分析结果拓展了邓哈托理论的局限性。提出了基于能量原理的舞动激发机理。针对传统上从动力学的角度出发建立覆冰导线舞动的微分方程,论文基于从能量的角度所推导出的覆冰导线系统叁自由度运动方程,运用数值分析方法分析了耦合模型的动态响应。分析认为导线舞动是一个能量累积过程,横向驰振与扭转驰振分别对应地存在两个不同的极限风速值,系统静能量的累积和扭振激发都可能诱发输电导线的舞动。低风速时的导线舞动是由扭振激发(当扭振频率趋于横向振动频率时)的尼格尔模式,高风速时的导线舞动是由于系统静能量的累积导致的横向振动与扭转振动同时被激发。3.论文系统地探讨了基于CFD的覆冰导线空气动力系数的数值仿真求解方法,并给出了相关的计算公式和数值。传统的利用风洞试验来获取覆冰导线空气动力系数,既不经济也无法得到工程计算中所需要的全工况条件下的所有数值。论文首先依据计算流体力学理论和FLUENT软件平台,建立了新月形覆冰导线空气动力系数的CFD仿真计算模型,然后利用已有的新月形覆冰风洞试验数据修正建立了修正后的CFD仿真计算模型,并仿真计算了典型工况条件下新月形覆冰导线的全部空气动力系数,提出并推导了一般工程工况条件下新月形覆冰导线空气动力系数的计算方法和计算公式；在此基础上,论文进一步地建立了D形覆冰导线空气动力系数的CFD仿真计算模型,提出了基于新月形覆冰风洞试验值和CFD计算值的D形覆冰导线空气动力系数计算方法,推导了相应的计算公式,并给出了典型工况条件下D形覆冰导线空气动力系数的修正系数值；针对多分裂导线问题,论文提出了背风子导线尾流修正系数概念,给出了相应的定义和计算公式,并针对两分裂导线情形,计算了相应的尾流修正系数。该系统方法不仅弥补了CFD本身的计算误差,而且同样适用于其它冰形下覆冰导线的空气动力系数计算,填补了异形覆冰导线空气动力系数的分析空白,这将具有极大的理论意义和工程应用价值。4.论文系统地讨论了导线舞动数值仿真计算中的几个关键技术问题。包括：覆冰导线舞动的有限元分析计算模型以及ANSYS beam189单元在导线舞动分析中的应用研究、脉动风载对导线舞动的影响与施加方法、电磁力对输电导线舞动的影响研究、以及导线舞动仿真过程中实时动载荷的施加方法。该关键技术研究为输电导线舞动的计算机仿真奠定了基础。5.设计开发了“输电导线舞动计算机虚拟现实仿真平台”系统。论文结合工程实际情况和应用要求,构建了“输电导线舞动计算机虚拟现实仿真平台”系统总体架构,设计并编制了“输电导线舞动仿真模块”、“防舞设计模块”和“虚拟现实模块,,下的12个子模块,同时并对平台系统的所有建模和仿真计算进行了参数化设计。该仿真平台系统具有良好的人机交互功能,满足工程应用要求。论文最后针对某输电线路舞动的工程实例,利用所研发的“输电导线舞动计算机虚拟现实仿真平台”系统对其进行了仿真计算,仿真结果表明,舞动振幅的仿真结果与实际观测值的误差小于9%,其余结果与实际观测值一致。说明该平台系统模型正确、设计合理、精度较高、结果可信。利用该仿真平台,论文进一步论证了实际线路的防舞设计必须要具体情况具体分析,传统的经验方式并不合理。本论文的成果既可应用于各级电网公司对现有的输电线路进行状态评估和防舞设计、各级电力设计院进行新输电线路的选址和设计,也可以拓展到其它领域进行流固耦合动力学问题的数值仿真,具有极大的理论意义和工程应用价值。
徐爱民[3]2011年在《衢州电网架空输电线路防舞治理研究》文中研究指明随着电力生产和建设的不断发展,电力可靠供应和优质服务的要求越来越高。对于供电企业来说,既要保证正常的电力供应和高质量的服务,又要千方百计提高电网抵御灾害和突发状况的能力。有关史料记载,电网往往受到地震、台风、洪水、雷害、冰雪灾害等自然灾害的影响,同时受到外力破坏、山火、鸟害、其他动物灾害等自然环境和活动的威胁。虽然电力部门和一些企事业单位专家通过科技创新,采取了一些先进科学技术手段,为电网发展和进步作出了巨大贡献,但是一些灾害和活动对电网的影响和威胁依然存在。近年来,架空输电线路舞动造成的电网灾害越来越引起人们的关注。该文针对衢州电网发生的架空输电线路舞动事件,首先介绍了输电线路舞动机理,分析了衢州电网架空输电线路舞动原因、防舞治理的具体过程和措施,提出了防舞的综合措施,尤其是结合输电线路状态监测技术和监控中心建设,提出通过监控及时发现可能引发线路舞动现象,采取预防预控措施,减少和避免架空输电线路舞动跳闸造成的电网事故。
吴成智[4]2015年在《架空输电线路主动防舞器仿真分析与拓扑优化》文中提出主动防舞器是一种用于抑制架空输电线路舞动的装置，在避免导线闪络以及防止输电塔倾倒方面有着重大的作用，可适用于多种条件下的防舞。本文以设计的主动防舞器为研究对象，基于多体系统动力学理论，运用机械动力学仿真分析软件MotionView建立了主动防舞器装置的虚拟样机模型，并对仿真结果进行了深入细致的校核与分析，验证了所建立的虚拟样机的可信性。以虚拟样机为平台，系统研究了主动防舞器在工作状态中的运动学和动力学特性。最后利用有限元的方法对主动防舞装置进行了动态分析，验证了其强度及刚度，并对摆锤结构进行了拓扑优化。论文主要工作如下：首先总结了架空输电线路舞动的国内外研究现状和发展现状，介绍了舞动的机理和成因，分析了主动防舞装置的工作原理，确立了总体建模方案。其次利用叁维建模软件Pro/E建立了主动防舞器零件的叁维实体模型，采用自底而上的方法对主动防舞器进行装配。在防舞器装配主模型的基础上，进行了主动防舞器系统的运动学仿真。然后对实体模型进行合理的简化，利用Pro/ENGINEER与MotionView的接口软件CAD/Pro将主动防舞器的部分装配模型导入到MotionView中，根据运动过程中各机构的动作对零部件添加约束和载荷，建立主动防舞器系统的虚拟样机模型，并利用MotionView自检工具对虚拟样机进行了初步的验证。然后基于Hertz静力弹性接触理论推导出齿轮齿条的接触力仿真参数，对建立好的主动防舞器虚拟样机进行了仿真分析，得到了齿轮齿条的啮合力的大小及主要零部件的受力曲线图，所得的结果可以作为进一步有限元分析的边界条件和计算零件强度的载荷条件。最后通过HyperMesh软件对主要零部件进行了网格单元划分，添加材料属性、约束边界条件和载荷，建立了主动防舞器零件的有限元模型。然后将其导入LS-DYNA软件进行求解计算分析，得出了主动防舞器零部件的应力云图和变形云图，分析得出结构满足强度和刚度要求，不会出现破坏和断裂现象。最后利用变密度法对主动防舞器摆锤的结构进行了拓扑优化，通过优化，重建后的主动防舞器总重量有所减少。
杨永[5]2011年在《输电线路舞动分析及基于光纤传感器的监测技术研究》文中认为输电线路覆冰后极易发生舞动现象。轻微的舞动可能发生相间闪络或者损坏金具、导地线的事故,严重的舞动会造成断线甚至倒塔的事故,严重威胁电力系统的安全运行。输电线路的舞动监测一直是电力工业界亟待解决的问题。本论文在调研国内外输电线路舞动研究的基础上,提出了基于光纤加速度传感器的输电线路的舞动监测方案。它通过光纤加速度传感器监测输电线路上某一点的加速度信息,然后将其数据传回控制中心。控制中心的分析软件根据输电线路的几何参数和力学数据,以及监测的加速度信息,分析并评价输电线路舞动的动力学特征。从这一原理出发,本文所做工作的主要内容如下:1)调研国内外输电导线舞动的研究现状,主要输电线路舞动的机理,以及导线舞动在线监测技术的现状;2)基于ANSYS建立适当的输电线路的数学模型,并进行导线舞动的仿真分析;3)设计并完成了基于光纤加速度传感器的导线舞动监测系统的设计,并基于VC++6.0开发了有关的监测软件,最后对整个系统进行了实验室测试。
李淑东[6]2014年在《风致架空输电线路振动特性分析》文中指出随着输电线路电压等级的提高，电网对输电线路的稳定性要求越来越高，而输电线路易受到气象环境和人为因素影响产生故障，严重时会导致大面积电力供应瘫痪，给国民经济造成重大损失。风致架空输电线路振动造成线路故障是输电线路上普遍存在的隐患，是影响输电线路安全运行的重要因素之一。本文建立架空输电线路的振动模型和输电线路－防振锤体系振动模型，对此模型下的输电线路进行振动特性和响应分析；建立风速模型并完成风致架空输电线路振动仿真分析，并开发了架空输电线路振动监测与分析系统。主要研究内容如下：(1)架空输电线路在空间中可分解为竖直平面和水平平面，架空输电线路描述为有限个单元在有限个节点处对接而成的组合结构，单元的位移用节点位移的插值函数表示，分别得到在两个平面内的架空输电线路振动模型。对建模后的输电线路进行振动特性和响应分析，结果发现输电线路的振动特性与线路的弯曲刚度、截面积、密度以及导线的外加拉应力等物理特性的关系十分密切。建立了输电线路－防振锤体系振动模型，仿真分析了防振锤的防振效果。(2)风速是一个随机过程，以自回归序列模型(AR模型)为基础建立了风速模型，计算获得了输电线路在竖直平面和水平平面内的风载。将风载加载到输电线路模型上，完成了风致架空输电线路的振动特性分析。模型和仿真算法可以根据当地的地理环境、气象条件等仿真出输电线路的振动响应，当发现超出安全振动范围的输电线路的情况时，可以及时采取措施，减小其对输电线路运行的危害，仿真结果也可以为输电线路设计提供参考。(3)在LabVIEW开发平台上，开发出一套风致架空输电线路振动监测与分析系统，系统结合MATLAB数值运算和Access数据存储方面的优势，能够实现输电线路振动的在线监测，数据采集和存储，能够完成模态分析、谱分析、频率响应分析、风致响应分析等多种功能。
张建强[7]2008年在《采空区架空输电线路安全性评估及预防技术研究》文中研究说明针对日益增加的采空区及其对架空输电线路危害开展系统的研究,分别对采空区勘探技术、地基变形和沉陷规律,由此而产生的电线应力、电气距离的变化,以及对电线振动与疲劳寿命的影响进行了深入研究。提出了架空线路的导线、避雷线安全性评估的方法,制定出了安全性评估标准、安全性预防技术。通过勘探技术研究,在理论上成功研究了m×n矩阵的测量数据反演理论计算方法,为采空区高密度电法准叁维勘探技术研究提供了理论依据,解决了二维结构剖面不能提供采空区空间分布的问题。在采空区架空输电线路研究领域,首次应用力学分析和计算方法,系统、定量地研究了采空区围岩变形规律,对“叁带理论”进行了定量论述,建立了宏观规律与定量预测之间的联系。其中,将弹塑性本构模型求解方法应用于工程计算,克服了广泛应用的物理力学模型计算过于复杂、数学模型不能反映岩体物理力学本质的缺点。深入研究地基变形与地质结构、覆岩参数、采矿规模、开采方式和顶板管理等影响因素的关系,对定量描述影响因数进行了敏感度分析,得出了对地表沉降位移量的影响程度依次为:煤层厚度、煤层深度、弹性模量、内聚力和摩擦角。以耐张段为研究单元,深入研究了空输电线路受地基变形影响杆塔基础、杆塔受力变形,架空线的应力和弧垂的变化,以及由此引起的导线对地和杆塔电气距离的变化规律。得出:(1)垂直下沉一般下降高度略大于垂直下沉的50%;(2)水平位移对杆塔附加力很大,直线杆塔对架空线水平张力影响也很大,附加力最大的作用是移动杆塔,离位移杆塔越远越小,作用于架空线附加力主要集中在相临5档内,对耐张、转角、终端等承力杆塔影响较大;(3)倾斜对直线杆塔对架空线张力影响不大;对耐张、转角、终端等承力杆塔影响较大,对杆塔稳定性影响较大;(4)地基曲率变化对杆塔影响较大。针对采空区地基变形对架空输电线路线路电线应力影响,以及内蒙古地区多沙漠和草原的地形和气候特点,进行了导线、避雷线应力变化对疲劳寿命的现场试验,得出了多微风气候条件下的开阔地区架空电线阻尼线防振优于防振锤防振效果,应力严重影响电线疲劳寿命,通过对松弛电线经济性与安全性对比,得出在北方内陆的低温多微风气候条件下的平坦阔地区架空电线适度松弛。建议线路设计平均温度的选取应考虑。以上述研究成果为依据,提出了采空区运行架空输电线路电线安全性评估标准和针对采空区线路出现的各种破坏提出一系列相应的改造措施,其中包括“连续可调联体梁基础”、“带电更换任意段技术”和“电杆裂纹带电修补技术”等阶段性研究成果。以上研究成果在乌海采空区220KV伊临线#48～#50的改造工程得到了验证,表明了本研究的重大工程应用价值。
刘文杰[8]2005年在《架空输电导线舞动动态仿真与扰流防舞器的研究》文中研究表明高压架空输电线路舞动是覆冰导线在水平方向风的作用下发生的一种低频(0.1～3Hz)、大幅度(约为导线直径的15～500倍)的振动。舞动时全档架空线作定向的波浪式的振动,导线横截面上的点在垂直于导线走向的平面上的轨迹投影为椭圆。因为舞动的幅度大,有摆动,一次持续很长时间,因此容易引起相间闪络、金具损坏,造成线路跳闸停电或引起烧伤导线、拉倒杆塔、导线折断等严重事故,从而造成重大经济损失。 随着计算机技术的迅速发展,计算机应用于舞动的研究已成为可能和必要。本文拟运用计算机仿真技术,分析舞动的运动规律,以期为工程实际提供一种新的研究方法。 本文首先分析了高压架空输电线路舞动的机理,讨论了覆冰导线加扰流线前后的空气动力特性;在ADAMS软件中建立了档距为5米的尼龙绳索的舞动仿真模型,仿真比较和分析了扰流防舞器在尼龙绳索舞动中的作用;搭建了实验平台,通过实验来检验和修正尼龙绳索舞动仿真模型;最后,建立了档距为304米的纪周线ADAMS仿真模型,通过仿真分析其舞动情况,优化扰流防舞器在档距内的布置。
黄敏[9]2010年在《超高压输电线路覆冰舞动的静态特性研究》文中指出架空输电线的覆冰灾害是一个国际上普遍关心的问题。随着超高压、特高压线路的建设,对输电线的防雪灾、冰灾提出了更高的要求,因此有必要借鉴超高压电网的运行经验,对输电线覆冰舞动的静态力学特性进行深入的研究。本文首先对四川省凉山地区500kV二滩-自贡输电线路运行十年来的覆冰事故进行相关现场调研和统计分析,得出了分裂导线在高海拔、重冰区发生覆冰事故的特点和规律:覆冰事故主要发生在30mm冰区以上的重冰区,其后果是造成大量绝缘子和间隔棒的损坏,其原因是分裂导线的覆冰舞动和脱冰跳跃;接着分析了高海拔山区分裂导线的空气动力效应,得出由于尾流效应,分裂导线较单根导线而言,不仅较易发生舞动,且舞动时伴有很强的纵向和横向运动,此外由于间隔棒的约束还易引发导线的翻转,因而危害较大,但微风振动危害较小,并可通过加装减振器进一步降低其危害。根据直接平衡法,推导了分裂导线的基本动力学体系——导线段静平衡控制微分方程、动态位移控制微分方程及导线段的静态有限元方程,其后,运用无抗弯导线段的控制微分方程,得出了有覆冰情况下的加装有间隔棒及防舞器的导线的静态构形和张力的解析表达式,可据此求出导线构形与张力的大致分布,应用于工程实例,可对间隔棒的布置、防震锤的选择作出参考。最后,分析了线路参数对导线抗覆冰扭转的影响,并通过对覆冰事故实例的分析和计算,得出了提高导线覆冰扭转稳定性的工程措施。鉴于输电线路舞动的复杂性,为了解决工程实践中采取何种措施可防止覆冰舞动的问题,设计了基于改进BP神经网络的防舞动专家系统,为防舞动措施的设计提出了一些新的思路。
欧佳彦[10]2016年在《1000kV特高压交流输电线路覆冰舞动特性分析》文中研究说明覆冰导线舞动是输电导线因覆冰形成的非圆截面结构体在较大风速作用下产生的一种低频、大振幅的自激振动。导线舞动的发生会使输电线路金具损坏,导线交错甚至断裂从而引起大范围的停电,给生产和生活带来了巨大的经济损失。我国特高压交流输电技术世界一流,根据国家能源发展战略规划我国将大力发展特高压输电技术,各相输电导线多采用分裂导线的形式。虽然国内关于覆冰导线舞动特性的研究有很多,但是在多分裂导线舞动的研究上仍然存在一些问题需要广大学者研究。覆冰导线的气动不稳定性是造成导线舞动的直接原因,因此本文以覆冰导线气动特性为主要研究对象对导线舞动进行分析。目前对覆冰导线空气动力特性最主流,最可靠的研究方法是风洞试验,本文主要采用数值模拟的方法研究分析覆冰导线的气动特性,并通过与相关风洞试验结果比较,验证了方法的可行性和正确性。文章基于ADINA有限元分析软件,对计算机数值模拟技术进行探究,建立了覆冰导线的二维绕流场模型对覆冰导线气动特性进行模拟。通过不断的调整模型,改变模型参数,精确网格划分和选择合理的时间步长进行运算,获得了覆冰单导线和八分裂导线的气动力系数仿真数值,通过与风洞试验结果进行对比验证了模型的正确性,分析模拟结果,导线的叁分力系数变化规律受导线尾流的影响明显,其中阻力系数所受影响最大。本文最后分析了风速和覆冰厚度对八分裂导线气动特性的影响。在所设定的风速变化范围内,分裂导线的叁分力系数模拟结果随风速大小的改变变化不大,得出了风速的大小对覆冰导线气动特性的影响不大。改变导线截面的覆冰厚度,覆冰导线的叁分力系数输出曲线变化幅值随着覆冰厚度的增加而增大。覆冰厚度越大,导线升力系数和扭矩系数曲线斜率负值区域数值更小,覆冰厚度越大,受导线尾流的影响分裂导线的阻力系数明显降低,从而证明了分裂导线比单导线更容易发生舞动,大面积覆冰导线更容易发生舞动。本文研究结果为覆冰分裂导线舞动的分析提供了一定的参考,为风洞试验模型的改良,参数的设定与优化提供了有利的支撑。
参考文献：
[1]. 高压架空输电线路舞动建模及计算机仿真[D]. 梁照宏. 华北电力大学（北京）. 2003
[2]. 高压输电导线舞动机理与数值仿真应用研究[D]. 胡基才. 武汉大学. 2013
[3]. 衢州电网架空输电线路防舞治理研究[D]. 徐爱民. 浙江大学. 2011
[4]. 架空输电线路主动防舞器仿真分析与拓扑优化[D]. 吴成智. 北京理工大学. 2015
[5]. 输电线路舞动分析及基于光纤传感器的监测技术研究[D]. 杨永. 电子科技大学. 2011
[6]. 风致架空输电线路振动特性分析[D]. 李淑东. 华北电力大学. 2014
[7]. 采空区架空输电线路安全性评估及预防技术研究[D]. 张建强. 华北电力大学（北京）. 2008
[8]. 架空输电导线舞动动态仿真与扰流防舞器的研究[D]. 刘文杰. 武汉大学. 2005
[9]. 超高压输电线路覆冰舞动的静态特性研究[D]. 黄敏. 电子科技大学. 2010
[10]. 1000kV特高压交流输电线路覆冰舞动特性分析[D]. 欧佳彦. 华北电力大学(北京). 2016
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