输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法_2

文档序号:9199010阅读:来源:国知局
---slm_2];
[0044] 步骤 2· 3· 4、若 Sjmin1 [sn,s12, s13.…SlnriIKsci,则重复步骤 2· 3· 3,直到 Sfmin1 [sn,s12, s13 --SlmJ >sQ为止;
[0045] 选取 Iiiin1 [slu s12, s13. ... Slm-J,min2 [slu s12, s13. ... slm_2], 由 Hiirv1 [sn,s12, s13--slm_k+1]外接三角形与椭圆所拟合来的曲线即为最接近输电线路覆冰 导线的截面冰形。
[0046] 步骤3具体按照以下步骤实施:
[0047] 步骤3. 1、将惯性导航传感器沿输电线路覆冰导线坐标系的水平、垂直、扭转三个 方向安装,随着输电线路覆冰导线舞动而变化,测得的是输电线路覆冰导线坐标系下的物 理量:加速度和角速率;
[0048] 步骤3. 2、经步骤3. 1后,对采集到的角速率进行数据预处理,消除趋势项和直流 分量,最终得到输电线路覆冰导线运动轨迹及实时迎风攻角。
[0049] 步骤3. 2具体按照以下步骤实施:
[0050] 步骤3. 2. 1、采用四元数法得出输电线路覆冰导线坐标系和地理坐标系的实时姿 态矩阵;
[0051] 步骤3. 2. 2、将输电线路覆冰导线坐标系下的加速度值转换为地理坐标系下的 值;
[0052] 步骤3. 2. 3、通过积分将加速度值转换为位移,并对同一时刻各监测点的数据进行 处理;最终得出输电线路覆冰导线运动轨迹及实时迎风攻角。
[0053] 步骤4具体按照以下步骤实施:
[0054] 步骤4. 1、将步骤1中得到的覆冰导线舞动升力系数、舞动阻力系数及舞动扭矩 系数、步骤2中得到的覆冰导线的真实覆冰形状及步骤3中得到的实时风攻角进行整理汇 总;
[0055] 步骤4. 2、经步骤4. 1后,分别绘制出输电线路覆冰导线上真实覆冰形状和风攻角 工况下风攻角与升力系数、阻力系数、扭转系数的变化曲线;
[0056] 结合现有舞动理论及起舞条件,对舞动进行监测,同时为后续舞动研宄提供更接 近实际工况的空气动力系数值,完成对输电线路导线覆冰舞动空气动力参数的测定。
[0057] 本发明的有益效果在于:
[0058] (1)本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法,是针对输电线路覆 冰导线真实舞动工况下空气动力参数的有效测定方法,解决了实验室或者风洞测试中,无 法真实测定输电线路覆冰导线舞动情况下的空气动力参数的问题。
[0059] (2)在本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法中,提出了利用倾 角传感器、拉力传感器和角速度传感器测定输电线路覆冰导线的舞动升力、舞动阻力和舞 动扭矩,推导了相关计算公式,对于获取输电线路覆冰导线舞动空气动力参数非常有利。
[0060] (3)在本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法中,提出了利用图 像处理技术和等值覆冰厚度模型对输电线路覆冰导线真实覆冰形状进行拟合,真实的反应 了输电线路覆冰导线舞动情况下的覆冰形状。
[0061] (4)在本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法中,提出了利用惯 性导航技术获取覆冰导线实时风攻角变化曲线,弥补实验室中设定固定风攻角的不足。
【附图说明】
[0062] 图1是本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法的流程图;
[0063] 图2是输电线路覆冰导线受力状态下的示意图;
[0064] 图3是输电线路导线覆冰后仿真拟合的包络面图;
[0065] 图4是输电线路导线覆冰后实际形状拟合仿真图。
【具体实施方式】
[0066] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0067] 本发明输电线路覆冰导线舞动空气动力参数的测定方法,如图1所示,具体按照 以下步骤实施:
[0068] 步骤1、利用拉力传感器、倾角传感器、角速度传感器对输电线路覆冰导线进行测 量,分别得到输电线路覆冰导线舞动之前的绝缘子串拉力T1、输电线路覆冰导线发生舞动 时的拉力T2、输电线路覆冰导线舞动之前的倾斜角Θ i、输电线路覆冰导线发生舞动时的 倾斜角92及风偏角、输电线路覆冰导线的舞动扭矩Mz,结合数学模型经计算后,分别获取 输电线路覆冰导线的舞动升力系数、舞动阻力系数及舞动扭矩系数,具体按照以下步骤实 施:
[0069] 步骤1. 1、在输电线路覆冰导线悬挂点处安装拉力传感器、角度传感器和角速度传 感器;
[0070] 步骤1. 2、经步骤I. 1后,利用拉力传感器测量得到输电线路覆冰导线舞动之前的 绝缘子串拉力T1和输电线路覆冰导线发生舞动时的拉力T 2;
[0071] 利用角度传感器测量得到输电线路覆冰导线舞动之前的倾斜角Θ i和输电线路覆 冰导线发生舞动时的倾斜角θ 2、风偏角η;
[0072] 如图2所示,Θ i为输电线路覆冰导线舞动之前绝缘子串MA和竖直方向的夹角, Θ 2为输电线路覆冰导线舞动时绝缘子串MB和竖直方向的夹角,绝缘子串MB水平面投影 M' B'与水平轴夹角为η (风偏角),则02与θ i、η存在如下关系:
[0073]
[0074] 根据输电线路覆冰导线舞动之前的绝缘子串拉力T1、输电线路覆冰导线发生舞动 时的拉力T2、输电线路覆冰导线舞动之前的倾斜角Θ i、输电线路覆冰导线发生舞动时的倾 斜角θ2、输电线路覆冰导线发生舞动时的风偏角η之间的几何关系,通过计算得到输电线 路覆冰导线的舞动升力Fp舞动阻力fd,具体按照如下算法实施:
[0075] Fl= T 2cos Θ ^T1COS Θ i (2);
[0076] Fd= T 2sin Θ 2sin η (3);
[0077] 利用角速度传感器得获取输电线路覆冰导线的舞动扭矩Μζ:
[0078] 输电线路覆冰导线截面的抗扭刚度GIjP截面的抗弯刚度一样,都是截面抗变形 的性能参数,主要通过覆冰导线材料的性能测定;通过角速度传感器得到输电线路覆冰导 线上转动的角速度,利用积分求得转动角度供,最终计算得到输电线路覆冰导线的舞动扭 矩Mz,覆冰导线的舞动扭矩Mz具体按照以下算法获得:
[0079]
[0080] 式中,Mz为输电线路覆冰导线的舞动扭矩,P为转动角度,GIp为输电线路覆冰导 线截面的抗扭刚度,1为输电线路覆冰导线的长度;
[0081] 步骤L 3、根据步骤L 2中得到的输电线路覆冰导线的舞动升力Fp舞动阻力Fd和 舞动扭矩Mz,结合数学模型,经计算得到覆冰导线的舞动升力系数Q、覆冰导线的舞动阻力 系数Cd及覆冰导线的舞动扭矩系数CM,具体按照以下算法实施:
[0082]
[0083]
[0084]
[0085] 式中为输电线路覆冰导线所受的阻力,Fd为输电线路覆冰导线所受的升力,M z为输电线路覆冰导线所受的扭矩,P为空气密度,U为风速沿垂线方向的速度分量,L为输 电线路覆冰导线的有效长度,d为输电线路覆冰导线的特征长度。
[0086] 步骤2、利用多台摄像机对输电线路覆冰导线进行多角度图像捕捉,并将步骤1中 得到的输电线路覆冰导线舞动之前的绝缘子串拉力T1、输电线路覆冰导线发生舞动时的拉 力T2与"三塔两档"等值覆冰厚度力学计算模型结合,获取输电线路覆冰导线上的覆冰轮 廓,拟合覆冰形状,获取输电线路覆冰导线上的真实覆冰形状;
[0087] 输电线路覆冰导线上的覆冰形状特征对于研宄覆冰导线舞动机理、覆冰生长机 理、融冰模型具有重要的意义;输电线路导线上覆冰时,往往在迎风面上先出现扇形或新月 形的积冰,并随着覆冰增长及导线扭转最终形成椭圆形、扇形、波浪形、针形等各种不规则 覆冰形状,使得要准确预测覆冰形状是非常困难的;目前几乎所有的覆冰导线舞动研宄都 是事先假定覆冰导线具有一个特定的横截面,
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