一种输电线路的仿真方法及系统
技术领域
本发明涉及电力线路技术领域,尤其涉一种输电线路的仿真方法及系统。
背景技术
随着信息技术的发展,运用虚拟现实等技术手段,实现电力设备的数字化仿真,对于电力设备的实时监控和仿真培训具有极其重要的意义。一般的电力系统仿真是指利用虚拟现实技术,将现实世界的工业厂房及设备在计算机中虚拟化,利用数据库技术、数据采集与监视控制技术,将生产设备的运行状态参数实时传回虚拟电站系统中,在三维虚拟场景中即可实现对设备的查询管理。
目前关于输电线路的仿真大多是在静止的情况进行的。但是刮台风时,由于风速很大,输电线路会发生舞动。在台风情况下仿真输电线路时,如果导线静止不动,不能形象展示台风效果。在台风情况下,如何仿真输电线路的舞动情形,是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种输电线路的仿真方法及系统,可以模拟输电线路的舞动,形象地展示输电线路在台风环境中的效果。
为了解决上述问题,本发明提出了一种输电线路的仿真方法,所述方法包括:
获取输电线路静态时等分节点的位置坐标;
根据风偏角获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标;
把悬挂点和等分节点依次连接起来,生成输电线路动态模型。
优选地,所述根据风偏角获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标。
优选地,所述根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量;
根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标。
优选地,所述获取输电线路静态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路进行离散化处理;
根据
获得第i个节点的坐标(xi,yi,zi);
其中,所述第一杆塔和第二杆塔相邻且等高,L为悬链线段的档距,H为期望弧垂,i∈[1,31]。
优选地,所述对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路进行离散化处理的步骤包括:
对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路的悬链线段间均匀插入31个节点,将悬链线段等分为32个单元。
优选地,所述根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量的步骤包括:
根据
计算第i个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量;
其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角, 为输电线路所摆动的角度,i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂。
优选地,所述根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
根据
获得所述输电线路动态时第i个等分节点的位置坐标,其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角,为输电线路所摆动的角度,i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂。
相应地,本发明实施例还提供一种输电线路的仿真系统,所述系统包括:
静态位置坐标获取模块,用于获取输电线路静态时等分节点的位置坐标;
动态位置坐标获取模块,用于根据风偏角获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标;
动态模型生成模块,用于把悬挂点和等分节点依次连接起来,生成输电线路动态模型。
优选地,所述动态位置坐标获取模块还用于根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标。
优选地,所述动态位置坐标获取模块还用于根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量,根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得所述输电线路动态时等分节点的位置坐标。
在本发明实施例中,生成了输电线路的静态模型和动态模型,可以形象地展示无风时输电线路的连接情形和台风时输电线路的舞动情况,从而模拟输电线路的舞动,形象地展示输电线路在台风环境中的效果。
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它的附图。
图1是本发明实施例的输电线路的仿真方法的流程示意图;
图2是本发明实施例中输电线路静止时的悬链线的状态示意图;
图3是本发明实施例中输电线路舞动时的悬链线的状态示意图;
图4是本发明实施例的输电线路的仿真系统的结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中,等高输电线路在静态时的连接方式为:根据杆塔位置坐标和悬链线方程,计算得到悬链线段的31个等分节点的位置坐标,将悬挂点、等分节点依次连接起来,生成输电线路静态模型。在台风情况下等高输电线路在动态时的连接方式为:计算得到静态时等分节点的位置坐标,根据风偏角计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量,从而得到动态时等分节点的位置坐标,把悬挂点和等分节点依次连接起来,生成输电线路动态模型。
图1是本发明实施例的输电线路的仿真方法的流程示意图,如图1所示,该方法包括:
S101,获取输电线路静态时等分节点的位置坐标;
S102,根据风偏角获得输电线路动态时等分节点的位置坐标;
S103,把悬挂点和等分节点依次连接起来,生成输电线路动态模型。
在具体实施中,相邻杆塔间的输电线路在静止时,由于自身重力的影响,会按照悬链线的方式进行连接,如图1所示。
悬挂点等高时,输电线路悬链线方程为:其中,因此,悬链线方程可近似表示为:其中H为悬链线弧垂,L为悬链线段的档距。
生成输电线路模型时,获取相邻杆塔悬链线上有限个点的坐标,然后将悬挂点与这些点依次连接起来,就可以仿真出输电线路模型。
在S101中,对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路进行离散化处理;
并根据
获得第i个节点的坐标(xi,yi,zi);
其中,第一杆塔和第二杆塔相邻且等高,L为悬链线段的档距,H为期望弧垂,i∈[1,31]。
具体实施中,对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路的悬链线段间均匀插入31个节点,将悬链线段等分为32个单元。
如图2所示,输电线路没有舞动时,输电线路上任意一点C的弧垂高度为:
在台风情况下,输电线路舞动至角度时,输电线路在y轴方向的弧垂高度为: ,输电线路在y轴方向的偏移量为:在x轴、z轴的偏移量分别为:
其中,其中θ为第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路的悬链线段AB在xz平面的投影与x轴的夹角,
在S102中,根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标获得输电线路动态时等分节点的位置坐标。具体实施中,根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量;根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得输电线路动态时等分节点的位置坐标。
根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量的步骤包括:
根据
计算第i个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量;
其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角, 为输电线路所摆动的角度(风偏角),i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂,ch为双曲余弦函数,xa为第一杆塔的x轴坐标,xb为第二杆塔的x轴坐标,ya为第一杆塔的y轴坐标,yb为第二杆塔的y轴坐标,za为第一杆塔的z轴坐标,zb为第二杆塔的z轴坐标。
其中,
为了生成输电线路动态模型,将相邻杆塔间的悬链线段离散化。在悬链线段间均匀插入31个节点,使其等分为32个单元,第i个(i∈[1,31])节点在x轴、y轴、z轴的偏移量以上面方式获取。
根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得输电线路动态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
根据
获得输电线路动态时第i个等分节点的位置坐标,其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角,为输电线路所摆动的角度(风偏角),i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂。
当输电线路的舞动角度为时,获取输电线路动态时第i个等分节点的位置坐标(xi′,yi′,zi′);当时,xi′=xi、yi′=yi、zi′=zi,即输电线路的静态模型为动态模型的一种特殊形式。
另外,本发明实施例还提供一种输电线路的仿真系统,如图4所示,该系统包括:
静态位置坐标获取模块1,用于获取输电线路静态时等分节点的位置坐标;
动态位置坐标获取模块2,用于根据风偏角获得输电线路动态时等分节点的位置坐标;
动态模型生成模块3,用于把悬挂点和等分节点依次连接起来,生成输电线路动态模型。
具体实施中,该动态位置坐标获取模块2还用于根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标获得输电线路动态时等分节点的位置坐标。具体地,动态位置坐标获取模块2根据风偏角和输电线路静态时等分节点的位置坐标计算每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量,根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得输电线路动态时等分节点的位置坐标。
静态位置坐标获取模块1对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路进行离散化处理;
并根据
获得第i个节点的坐标(xi,yi,zi);
其中,第一杆塔和第二杆塔相邻且等高,L为悬链线段的档距,H为期望弧垂,i∈[1,31],ch为双曲余弦函数,xa为第一杆塔的x轴坐标,xb为第二杆塔的x轴坐标,ya为第一杆塔的y轴坐标,yb为第二杆塔的y轴坐标,za为第一杆塔的z轴坐标,zb为第二杆塔的z轴坐标。
具体实施中,对第一杆塔和第二杆塔之间的输电线路的悬链线段间均匀插入31个节点,将悬链线段等分为32个单元。
动态位置坐标获取模块2根据
计算第i个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量;
其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角, 为输电线路所摆动的角度(风偏角),i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂。
为了生成输电线路动态模型,将相邻杆塔间的悬链线段离散化。在悬链线段间均匀插入31个节点,使其等分为32个单元,第i个(i∈[1,31])节点在x轴、y轴、z轴的偏移量以上面方式获取。
根据每个等分节点分别在x轴、y轴和z轴的偏移量获得输电线路动态时等分节点的位置坐标的步骤包括:
根据
获得输电线路动态时第i个等分节点的位置坐标,其中,θ为输电线路在xz平面的投影与x轴的夹角,为输电线路所摆动的角度,i∈[1,31],L为悬链线段的档距,H为期望弧垂。
本发明实施例中的本发明的输电线路的仿真方法的实现过程及原理可参见的实施例中关于输电线路的仿真系统的各模块功能的工作原理及实施过程的描述,这里不再赘述。
在本发明实施例中,生成了输电线路的静态模型和动态模型,可以形象地展示无风时输电线路的连接情形和台风时输电线路的舞动情况,从而模拟输电线路的舞动,形象地展示输电线路在台风环境中的效果。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外,以上对本发明实施例所提供的输电线路的仿真方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。