一种基于实测数据的风压不均匀系数计算方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种风压不均匀系数确定方法，更具体涉及一种基于实测数据的风压 不均匀系数确定方法。
【背景技术】：
[0002] 导线风压不均匀系数首先需要对沿整档导线分布的风速，以及在此风速条件下导 线悬垂串的倾角数据进行现场实测，而后采用适当的计算方法，得到作用在导线上的表观 风荷载与实际风荷载，两者的比值即为风压不均匀系数。
[0003] 目前电力行业规范《110kV~750kV架空输电线路设计规范》中提供了风压不均匀 系数的计算公式，但条文解释中并未给出计算公式是如何得到的，也没有给出依据实测数 据计算风压不均匀系数实测值的方法。在此背景之下，本发明立足于沿导线不均匀分布风 速数据和悬垂串倾角数据，提供了一种基于上述实测数据反算实际风荷载与表观风荷载比 值，即风压不均匀系数的方法。
【发明内容】
：
[0004] 本发明的目的是提供一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，该方法得到 的风压不均匀系数更加真实的反应了风荷载的空间相关性，准确计入了导线与气流之间的 强流固耦合作用的影响。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于实测数据的风压不均匀系 数确定方法，所述方法包括以下步骤：
[0006] (1)确定导线上单个点位处表观风荷载；
[0007] (2)确定整档导线表观风荷载；
[0008] (3)确定整档导线实际风荷载；
[0009] (4)确定风压不均匀系数。
[0010] 本发明提供的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述步骤（1)中的 风荷载通过下式（1)确定：
[0011]
[0012] 其中，P为空气密度，U1为某测点观测到平均风速，（J)1为水平风向与导线延伸方 向的夹角，I 1为该点位处所能代表的导线长度，Cd为导线在当前雷诺数水平下的阻力系数， D为导线直径。
[0013] 本发明提供的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述步骤（2)中整 档导线设有至少三个风速观测点。
[0014] 本发明提供的另一优选的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述步 骤（2)中整档导线设有三个风速观测点，其风荷载通过下式（2)确定：
[0015] Pc = Pcl+Pc2 (2)
[0016] 其中，Pd为整档导线最外侧导线挂点取矩，Pu为整档导线另一最外侧导线挂点取 矩。
[0017] 本发明提供的再一优选的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述整 档导线最外侧导线挂点取矩Pd通过下式（3)确定：
[0018]
[0019] 其中，L为导线档距，U1为第一测点观测到的平均风速，(^1为第一测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 2为第二测点观测到的平均风速，(^为第二测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；u3为第三测点观测到的平均风速，（^ 3为第三测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角。
[0020] 本发明提供的又一优选的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述整 档导线另一最外侧导线挂点取矩通过下式（4)确定：
[0021]
[0022] 其中，L为导线档距，U6为第六测点观测到的平均风速，Φ6为第六测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 5为第五测点观测到的平均风速，小5为第五测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 4为第四测点观测到的平均风速，Φ4为第四测点观测到水 平风向与导线延伸方向的夹角。
[0023] 本发明提供的又一优选的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述步 骤（3)中实际风荷载通过下式（5)确定：
[0024]
[0025] 其中，Wd为某个导线挂点处分配的导线和悬垂串重力， 浮为与风速观测时间 段对应时段内悬垂串倾角平均值。
[0026] 本发明提供的又一优选的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述步 骤（4)中的风压不均匀系数通过下式（6)确定：
[0027] a = Pn/Pc (6)
[0028] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0029] 1、本发明基于实测数据分析实现，能够更好的考虑多种因素，如地表粗糙度、湍流 积分尺度，尤其是导线与周围气体的强流固耦合效应的影响，得到的风压不均匀系数更为 真实可靠；
[0030] 2、本发明为实测导线风压不均匀系数奠定了基础；
[0031] 3、本发明为获取导线风压不均匀系数，提供了实测方法与实测数据支持；
[0032] 4、本发明的方法的得出的风压不均系数精确度高。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明方法流程示意图；
[0034] 图2为本发明的某连续两档导线表观风荷载沿导线的分布示意图；
[0035] 1-风速仪安装点位；2-悬垂串倾角测量仪安装点位。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0037] 实施例1 :
[0038] 如图1-2所示，本例的发明为获取LGJ-800/70型导线在300m档距条件下的风压 不均匀分布系数。风速观测点位及悬垂串风偏角观测点位布置如附图1所示。在连续的两 档档距内，每三分之一档距内布置一个风速观测点，共计6个风速观测点。
[0039] 首先基于式（1)计算各点位处的表观风荷载P1~P6，其计算参数取值如附表1所 /Jn 〇
[0040]
[0041] 其中，P为空气密度，U1为某测点观测到平均风速，（J)1为水平风向与导线延伸方 向的夹角，I 1为该点位处所能代表的导线长度，Cd为导线在当前雷诺数水平下的阻力系数， D为导线直径。
[0042] 在确定各点位处的表观风荷载P1~P6后，对导线挂点A取矩，列弯矩平衡方程，可 得如下关系式：
[0043]
[0044] 其中，L为导线档距，U1为第一测点观测到的平均风速，(^1为第一测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 2为第二测点观测到的平均风速，(^为第二测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；u3为第三测点观测到的平均风速，（^为第三测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角。
[0045] 对导线挂点B取矩，列弯矩平衡方程，可得如下关系式：
[0046]
[0047] 其中，L为导线档距，U6为第六测点观测到的平均风速，Φ6为第六测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 5为第五测点观测到的平均风速，小5为第五测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角；U 4为第四测点观测到的平均风速，$4为第四测点观测到水平 风向与导线延伸方向的夹角。
[0048] 则挂点C处有如下关系式：
[0049]
[0050] 将附表1中参数代入上式中得到整档导线表观风荷载为Pe为2185N。
[0051] LGJ-800/70型导线每米质量2. 791kg，附图1所示C挂点处分担了 300m长导线的 重力8205N，悬垂串质量147. 5kg，则挂点C处的Wd为9650. 5N。与当前时段内风速数据对 应的悬垂串倾角平均值沒为1〇°，将1和 I值代下式（5)中得，Pni为1701. 6N。再将 Pn^P Pc值代入到式（6)中得风压不均匀系数（！为0.6421。
[0052]
[0053] a = Pn/Pc (6)
[0054] 其中，Wd为某个导线挂点处分配的导线和悬垂串重力，A为与风速观测时间段 对应时段内悬垂串倾角平均值。
[0055] 表 1
[0056]
[0057] 最后应该说明的是：_以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可 以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修 改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步 骤： (1) 确定导线上单个点位处表观风荷载； (2) 确定整档导线表观风荷载； (3) 确定整档导线实际风荷载； (4) 确定风压不均匀系数。2. 如权利要求1所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述步骤（1)中的风荷载通过下式（1)确定：其中，P为空气密度，A为某测点观测到平均风速，为水平风向与导线延伸方向的 夹角，1,为该点位处所能代表的导线长度，Cd为导线在当前雷诺数水平下的阻力系数，D为 导线直径。3. 如权利要求2所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述步骤（2)中整档导线设有至少三个风速观测点。4. 如权利要求3所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述步骤（2)中整档导线设有三个风速观测点，其风荷载通过下式（2)确定： P〇= Pci+Pc2 (2) 其中，L为整档导线最外侧导线挂点取矩，巴为整档导线另一最外侧导线挂点取矩。5. 如权利要求4所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述整档导线最外侧导线挂点取矩通过下式（3)确定：其中，L为导线档距，&为第一测点观测到的平均风速，为第一测点观测到水平风 向与导线延伸方向的夹角；U2为第二测点观测到的平均风速，小2为第二测点观测到水平风 向与导线延伸方向的夹角；U3为第三测点观测到的平均风速，小3为第三测点观测到水平风 向与导线延伸方向的夹角。6. 如权利要求4所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述整档导线另一最外侧导线挂点取矩匕2通过下式（4)确定：其中，L为导线档距，U6为第六测点观测到的平均风速，小6为第六测点观测到水平风向 与导线延伸方向的夹角；U5为第五测点观测到的平均风速，小5为第五测点观测到水平风向 与导线延伸方向的夹角；U4为第四测点观测到的平均风速，为第四测点观测到水平风向 与导线延伸方向的夹角。7. 如权利要求4所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述步骤（3)中实际风荷载通过下式（5)确定：其中，Wd为某个导线挂点处分配的导线和悬垂串重力，II为与风速观测时间段对应时 段内悬垂串倾角平均值。8.如权利要求7所述的一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，其特征在于： 所述步骤（4)中的风压不均匀系数通过下式（6)确定： a=Pn/Pc (6)
【专利摘要】本发明涉及一种基于实测数据的风压不均匀系数确定方法，所述方法包括以下步骤：(1)确定导线上单个点位处表观风荷载；(2)确定整档导线表观风荷载；(3)确定整档导线实际风荷载；(4)确定风压不均匀系数。该方法得到的风压不均匀系数更加真实的反应了风荷载的空间相关性，准确计入了导线与气流之间的强流固耦合作用的影响。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105095629
【申请号】CN201410208348
【发明人】张宏杰, 杨风利, 杨靖波
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月16日