输电线路塔线体系覆冰预警系统及方法与流程

本发明是一种输电线路覆冰预警一体化应用系统，属于输电线路覆冰预警系统及方法的创新技术。

背景技术：

在我国电网，输电线路塔线由于严重覆冰而造成巨大的灾害和损失的事件时有发生。最近30年来，极端雨雪冰冻天气频现，大面积冰灾事故在全国各地时有发生，继1974～1976年全国电力系统发生大面积冰灾事故后，1984年在全国范围内又发生了大面积冰灾事故，特别是1996年初，福建省35-220kV线路因覆冰导致倒杆断线200多处。2005年春节期间，在湖南、湖北以及重庆地区，由于连续大范围雨雪天气，出现了50年来最严重的冰灾，17条供电线路陷于瘫痪，影响生产和生活长达一个多月。2008年，一场国际上百年罕见的大面积覆冰影响了我国南方大部分地区的十几个省。由于持续的雨雪冰冻天气，导致输电线路大面积覆冰，输电铁塔不堪重负倒塌断线，电力设施遭到前所未有的破坏，据统计，截至2月27日，低温雨雪冰冻灾害造成南方电网10kV及以上线路7541条被迫停运，35kV及以上变电站859座被迫停运，10kV及以上线路倒杆倒塔及损坏126247基，供电线路大范围中断，给人民的生产生活造成了巨大的灾害和损失，直接经济损失超过千亿元。2011年，雨雪冰冻天气袭击我国南方部分地区，再次造成严重的覆冰倒塔事故，又一次的严重影响了电力系统运行的安全稳定运行。

技术实现要素：

本发明就是针对现有技术的不足提供一种精确度高、系统构架简单，易于实施的输电线路塔线体系覆冰预警系统及基于该系统的输电线路塔线体系覆冰预警方法。

本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种输电线路塔线体系覆冰预警系统，其包括：

微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块、

基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块、

塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块、

塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块、

输电线路所属区域的地理信息系统、

中央处理系统；

微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块连接塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块

塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块连接塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块，

基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块、塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块分别连接中央处理系统，

输电线路所属区域的地理信息系统与中央处理系统连接。

具体的，中央处理系统连接显示打印终端。

本发明还提供了一种输电线路塔线体系覆冰预警方法，其包括以下步骤：

依据塔杆结构的大变形及非线性特性、塔杆、导线及地线的耦合作用，建立微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模型经微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块分析后，将分析后的数据传输给塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块，塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块模拟塔杆在不同运行工况下静态及动态受力特性，定量分析得到塔线体系在冰风载荷下的应力结构状态方程数据库并存入塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块，供中央处理系统调取，

获取基于地域气候特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的数据存入基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块中供中央处理系统调取，

中央处理系统从基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块获取的数据与塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库中的数据进行比对分析，获取在微地形微气象下的塔线体系的应力结构状态数据，

中央处理系统依据输电线路所属区域的地理信息系统，确定输电线路所属区域内塔杆、导线冰风荷载信息及地理信息，生成基于地理信息的三维输电线路塔线体系抗冰能力评估与预警系统，并进行显示。

本发明具有如下技术效果：

1、通过输电塔线体系精细化有限元建模系统，实现方便快捷高效建立精细化有限元塔线体系模型数据库；

2.精确分析塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性，定量分析得到塔线体系的应力结构状态方程数据，与精细化有限元塔线体系模型数据进行比对分析，获得塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据，可进行结构抗冰能力分析和极限承载能力分析，实现输电塔线体系极限承载能力分析，定位输电线路抗冰能力薄弱的环节；

3.建立基于地域气候特点的输电线路塔线覆冰分布规律与覆冰量的预测数据、塔线体系在冰风载荷下的应力结构状态方程数据，与输电线路所属区域的地理信息系统的数据进行信息交互，开发出了三维可视化的电网塔线体系抗冰预警系统。

4.依据本发明提供的技术方案，可制定出科学详尽有效的输电塔线体系抗冰改造建议书；制定输电线路覆冰灾害应急预案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的输电线路塔线体系覆冰预警系统原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种输电线路塔线体系覆冰预警系统，其包括：

微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块、

基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块、

塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块、

塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块、

输电线路所属区域的地理信息系统、

中央处理系统；

微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块连接塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块

塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块连接塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块，

基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块、塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块分别连接中央处理系统，

输电线路所属区域的地理信息系统与中央处理系统连接。

中央处理系统连接显示打印终端。

一种输电线路塔线体系覆冰预警方法，其包括以下步骤：

依据塔杆结构的大变形及非线性特性、塔杆、导线及地线的耦合作用，建立微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模型经微地形、微气象下输电线路塔线体系有限元分析模块分析后，将分析后的数据传输给塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块，塔线体系在不同运行工况下静态及动态受力特性分析模块模拟塔杆在不同运行工况下静态及动态受力特性，定量分析得到塔线体系在冰风载荷下的应力结构状态方程数据库并存入塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库模块，供中央处理系统调取，

获取基于地域气候特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的数据存入基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块中供中央处理系统调取，

中央处理系统从基于气象预报信息和地形特点的输电线路覆冰分布规律与覆冰量的预测模型数据库模块获取的数据与塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库中的数据进行比对分析，获取在微地形微气象下的塔线体系的应力结构状态数据，

中央处理系统依据输电线路所属区域的地理信息系统，确定输电线路所属区域内塔杆、导线冰风荷载信息及地理信息，生成基于地理信息的三维输电线路塔线体系抗冰能力评估与预警系统，并进行显示。

根据塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库，制定出详尽的输电塔线体系抗冰改造建议书；同时结合输电塔线体系预警系统，利用最优化技术制定输电线路覆冰灾害应急预案。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。