一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法

本发明涉及架空输电线路设计，尤其涉及一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法。

背景技术：

1、舞动是指不均匀覆冰导线在风力作用下产生的低频大幅自激振动，有强烈的非线性特征。造成输电线舞动的因素很多，多种因素一起作用于输电线，舞动情形繁多。舞动会导致线路断股、金具磨损、塔身螺栓松动等，严重危害着塔线体系的稳定和电网系统的安全。

2、近年来，被动阻尼器因抑制柔性悬索结构振动得到了应用，有学者也提出了被动控制和主动控制两类控制方法，其中时滞控制属于主动控制方法。主动控制系统中的时滞，有时是对象所固有的，即系统本身存在时滞；有时是由外界无意识地引入系统的。如传感器信号的采集和传输、控制器的计算、作动器的作动过程等。时滞会导致最后作用于结构的控制力产生滞后进而有可能引起控制效率的下降或控制系统失稳。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法。采用轴向时滞速度反馈控制策略，通过预先建立起的输电线路舞动模型和方程，根据实际的线路数据（档距等），导线物理参数（直径、弹性模量、单位质量等），天气参数（风速等），预先设置和调整调整时滞控制参数（时滞值、时滞控制系数等）以达到最佳减振效果，实现对线路舞动的主动控制，降低舞动灾害带来的损失。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括以下步骤：

4、s1：根据线路建立起带时滞控制系统的输电线路简化模型，利用哈密顿（hamilton）变分原理建立该档距导线的面内非线性舞动方程：

5、   （1）

6、其中，“”表示该项对时间 t求导，“”表示该项对给广义坐标 x求导；式中， m表示输电导线单位质量； c表示阻尼系数； h表示初始张力； e表示杨氏模量； a表示导线横截面面积； l表示档距；表示输电线路静态构型的抛物线函数，由于输电线路的垂跨比，故采用， b表示输电线路的垂度；表示对导线采用的轴向线性时滞速度反馈控制；表示导线所受谐波激励，， f(x)为外部激励幅值，ω为外部激励频率；表示导线所受气动力荷载；

7、舞动方程中，，，为无量纲量；，表示轴向线性时滞控制系统的控制系数，表示时滞系统的时滞值， x c表示导线端部水平位移；令面内竖向位移，其中，为模态函数，为广义坐标。

8、s2：将各物理参数进行量纲归一化处理，并采用伽辽金（galerkin）离散法对方程进行离散处理，获得仅与时间相关的导线舞动方程：

9、        （2）

10、引入微小量，调整式（2）中系数如下：

11、

12、s3：根据多尺度法，引入微小量，调整式（2）中系数如下：

13、

14、推导得到导线舞动的主共振幅频响应方程：

15、    （3）

16、并推导得到主共振下覆冰输电导线的一阶稳态近似解表示为：

17、                          （4）

18、s4：根据导线舞动的主共振幅频响应方程得到振幅与随时滞值的变化曲线，根据曲线所示规律选取合适参数对导线进行主动减振控制。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明是一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，与现有技术相比，本发明通过优化时滞反馈控制方法的数据和调整时滞参数以实现最优减振动效果，通过调节时滞特征参数实现对悬挂系统的主动减振等。采用时滞控制策略对实际电网中的覆冰输电线路进行振动控制，为参数系统的设计和覆冰输电线路的减振起到指导作用。

技术特征：

1.一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，其特征在于：所述步骤s1面内非线性舞动方程：

3.根据权利要求2所述的输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，其特征在于：所述步骤s2导线舞动方程：

4.根据权利要求3所述的输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，其特征在于：所述步骤s3根据多尺度法引入微小量，调整式（2）中系数如下：

技术总结
本发明公开了一种输电线路舞动的轴向时滞反馈控制方法，通过预先建立起的输电线路舞动模型和方程，根据实际的线路数据（档距等），导线物理参数（直径、弹性模量、单位质量等），天气参数（风速等），预先设置和调整时滞控制参数（时滞值、时滞控制系数等）以达到最佳减振效果，通过优化时滞反馈控制方法的数据和调整时滞参数以实现最优减振动效果，通过调节时滞特征参数实现对悬挂系统的主动减振等。采用时滞控制策略对实际电网中的覆冰输电线路进行振动控制，为参数系统的设计和覆冰输电线路的减振起到指导作用。实现对线路舞动的主动控制，降低舞动灾害带来的损失。

技术研发人员：蔡萌琦,胡茂明,赵书艺,闵光云,王清远,陈小平,董建辉
受保护的技术使用者：成都大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15