一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法与流程

1.本发明涉及输电线路领域，尤其涉及一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法。


背景技术：

2.输电导线振动事件会导致输输电导线的疲劳损伤，从而影响到该输电线路的使用寿命。传统的估算输电线疲劳常用单一极限法，该方法指的是通过对某一地区的输电导线通过长期观测或者进行疲劳实验，从而得到一个会发生疲劳破坏的临界动弯应力值，并把它当作输电导线是否安全的评估标准，设计时需要输电导线在舞动时能使最大动弯应力小于上述临界动弯应力值。该传统方法的缺陷明显，只能在定性上评估输电导线是否发生疲劳破坏，无法考虑由于各地气象环境差异带来的疲劳寿命差异，评估的过程也花费大量时间。因此，如何设计一种科学有效的方法来评估导地线疲劳损伤情况，是当前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，能够评估导地线疲劳损伤情况。
4.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.本发明提供了一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，包括以下步骤：
6.s1、选定需要评估的输电线路导地线，收集汇总该线路opgw历史微风振动监测数据；
7.s2、结合该线路s-n特性曲线，采用miner损伤累计准则来对线路各档距进行年度或月度的疲劳累积损伤统计；
8.s3、将计算结果与运行数据进行对比，得出线路损伤评估结果。
9.进一步，所述s1中，选定需要评估的输电线路，在发生微风振动时，振动频率fc与风速uc关系为：
[0010][0011]
其中，s为斯托罗哈数，我国工程界一般取0.2；d为输电线直径。
[0012]
进一步，线路的振动频率小于所述振动频率fc的概率为：
[0013][0014]
在实际计算中，将所有可能发生微风振动的频率范围分成若干小频段，第i段频率fi∈[f
ilow
,f
iup
]发生振动的概率按下式计算：
[0015][0016]
则一年内，输电线在第i段频率fi内振动总时间为：
[0017][0018]
进一步，将每个频段内振动时间相加，得到所有可能发生微风振动得频域内输电线总得振动时间，有：
[0019][0020]
在所述频率fi下发生振动的年度损伤率为：
[0021][0022]
其中，fd为由风向图结合档距走向确定的合适风向概率；ni为此频率下疲劳寿命。
[0023]
进一步，所述ni的计算方式为：
[0024]
smni＝ci(1-d
i-1
)c
i-1
[0025]
其中，s为应力幅值，ci和c
i-1
为频率i和i-1作用下的材料常数，m为材料常数，d
i-1
为频率i-1作用下的损伤值。
[0026]
进一步，所述s-n特性曲线的表达式为：
[0027]
lg ni＝lg((1-d
i-1
)c
i-1
)-m lg si[0028]
从而可得：
[0029][0030]
进一步，依据线路档距历史累积疲劳损伤，给出档距历史总体运行状态评估，记线路设计工作年限为d
year
，线路运行总时长为t年，档距历史累积疲劳损伤为dam，a为安全因子，其中，a＜1；
[0031]
当评估结果为该线路运行正常；
[0032]
当评估结果为该线路运行有潜在风险；
[0033]
当评估结果为该线路运行有高度风险。
[0034]
本发明的有益效果为：该方法结合导地线疲劳性能s-n曲线以及输电线路opgw振动事件数据反馈，采用miner损伤累计准则来评估输电线路累积疲劳损伤与风险，从而科学的评估导地线的使用寿命，为运维人员提供决策依据。
[0035]
综合考虑各种气象环境差异带来的疲劳寿命差异，评估结果更加客观；
[0036]
通过定量的形式来评估输电导线是否发生疲劳破坏，相关传统方法评估结果更加精确；
[0037]
只需要收集往年历史数据便可进行评估，评估过程更加节省时间。
[0038]
本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
[0039]
图1为本发明一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法的评估流程图；
[0040]
图2为改进s-n曲线流程图。
具体实施方式
[0041]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042]
一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，包括以下步骤：
[0043]
s1、选定需要评估的输电线路导地线，收集汇总该线路opgw历史微风振动监测数据；
[0044]
s2、结合该线路s-n特性曲线，采用miner损伤累计准则来对线路各档距进行年度或月度的疲劳累积损伤统计；
[0045]
s3、将计算结果与运行数据进行对比，得出线路损伤评估结果。
[0046]
所述s1中，选定需要评估的输电线路，在发生微风振动时，振动频率fc与风速uc关系为：
[0047][0048]
其中，s为斯托罗哈数，我国工程界一般取0.2；d为输电线直径。
[0049]
线路的振动频率小于所述振动频率fc的概率为：
[0050][0051]
在实际计算中，将所有可能发生微风振动的频率范围分成若干小频段，第i段频率fi∈[f
ilow
,f
iup
]发生振动的概率按下式计算：
[0052][0053]
则一年内，输电线在第i段频率fi内振动总时间为：
[0054][0055]
将每个频段内振动时间相加，得到所有可能发生微风振动得频域内输电线总得振动时间，有：
[0056][0057]
在所述频率fi下发生振动的年度损伤率为：
[0058][0059]
其中，fd为由风向图结合档距走向确定的合适风向概率；ni为此频率下疲劳寿命。
[0060]
所述ni的计算方式为：
[0061]
smni＝ci(1-d
i-1
)c
i-1
[0062]
其中，s为应力幅值，ci和c
i-1
为频率i和i-1作用下的材料常数，m为材料常数，d
i-1
为频率i-1作用下的损伤值。
[0063]
所述s-n特性曲线的表达式为：
[0064]
lg ni＝lg((1-d
i-1
)c
i-1
)-m lg si[0065]
从而可得：
[0066][0067]
为得到更加精确的结果，对s-n曲线进行改进。具体方式如下：在本发明中，设置一个加载块进行变幅加载直至导地线被破坏，设加载块中应力幅的个数为m，则改进s-n曲线的具体流程如图2所示。
[0068]
依据线路档距历史累积疲劳损伤，给出档距历史总体运行状态评估，记线路设计工作年限为d
year
，线路运行总时长为t年，档距历史累积疲劳损伤为dam，a为安全因子，其中，a＜1；
[0069]
当评估结果为该线路运行正常；
[0070]
当评估结果为该线路运行有潜在风险；
[0071]
当评估结果为该线路运行有高度风险。
[0072]
实施例一
[0073]
选取220kv运桃线41号-42号杆塔2020年运行数据来进行论证，该线路整体运行时间t＝9.75年，依据线路30年设计疲劳年限，则线路历史总体设计损伤为：
[0074][0075]
历史累积疲劳损伤计算结果为：
[0076]dam
＝0.296875
[0077]
由于给出该档距历史总体运行状态评估为正常运行，不存在潜在风险。基于以上具体案例，可验证本发明的正确性。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、选定需要评估的输电线路导地线，收集汇总该线路opgw历史微风振动监测数据；s2、结合该线路s-n特性曲线，采用miner损伤累计准则来对线路各档距进行年度或月度的疲劳累积损伤统计；s3、将计算结果与运行数据进行对比，得出线路损伤评估结果。2.根据权利要求1所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于，所述s1中，选定需要评估的输电线路，在发生微风振动时，振动频率f
c
与风速u
c
关系为：其中，s为斯托罗哈数，我国工程界一般取0.2；d为输电线直径。3.根据权利要求2所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于，线路的振动频率小于所述振动频率f
c
的概率为：在实际计算中，将所有可能发生微风振动的频率范围分成若干小频段，第i段频率f
i
∈[f
ilow
,f
iup
]发生振动的概率按下式计算：则一年内，输电线在第i段频率f
i
内振动总时间为：4.根据权利要求3所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于：将每个频段内振动时间相加，得到所有可能发生微风振动得频域内输电线总得振动时间，有：在所述频率f
i
下发生振动的年度损伤率为：其中，f
d
为由风向图结合档距走向确定的合适风向概率；n
i
为此频率下疲劳寿命。5.根据权利要求4所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于，所述n
i
的计算方式为：s
m
n
i
＝c
i
(1-d
i-1
)c
i-1
其中，s为应力幅值，c
i
和c
i-1
为频率i和i-1作用下的材料常数，m为材料常数，d
i-1
为频率i-1作用下的损伤值。6.根据权利要求5所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于，所述s-n特性曲线的表达式为：
lg n
i
＝lg((1-d
i-1
)c
i-1
)-mlgs
i
从而可得：7.根据权利要求6所述的一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，其特征在于：依据线路档距历史累积疲劳损伤，给出档距历史总体运行状态评估，记线路设计工作年限为d
year
，线路运行总时长为t年，档距历史累积疲劳损伤为dam，a为安全因子，其中，a＜1；当评估结果为该线路运行正常；当评估结果为该线路运行有潜在风险；当评估结果为该线路运行有高度风险。

技术总结
本发明提供一种输电线路导地线疲劳损伤估算方法，包括选定需要评估的输电线路导地线、结合该线路S-N特性曲线和将计算结果与运行数据进行对比，该方法结合导地线疲劳性能S-N曲线以及输电线路OPGW振动事件数据反馈，采用Miner损伤累计准则来评估输电线路累积疲劳损伤与风险，从而科学的评估导地线的使用寿命，为运维人员提供决策依据。为运维人员提供决策依据。为运维人员提供决策依据。


技术研发人员：谭文龙 夏荣 付思诗 张迪 杨展 吴嘉琪 黄昱霖 王永安 吴星奇 张楚谦 周山 聂葳
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司超高压公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25