CN105740546A - 基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，包括系统语言与ANSYS有限元软件接口模块、输电杆塔及地线静强度计算模块、输电杆塔及地线安全评估模块、输电杆塔及地线寿命预测模块、输入输出模块五个模块。其中输电杆塔及地线安全评估模块包括基于最大应力的安全评估分级和基于系统强度储备的安全评估分级子模块；输电杆塔及地线寿命预测模块包括输电杆塔寿命预测和地线寿命预测子模块。本发明可以针对不同类型的杆塔进行解析方法静强度安全评估分级及寿命预测，得出在不同腐蚀环境下的输电线路杆塔及地线的安全等级及剩余寿命，为线路的可靠性提供技术指导。

Description

基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统

技术领域

本发明涉及输电线路安全评估系统，具体说是一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统。

背景技术

近些年来，国家重点投资建设的电力基础设施取得了巨大的发展，输电线路的电压等级越来越高，已经形成了500kV级的主干电网。为了进一步满足经济发展、能源配置和生态环境保护的战略需要，以西电东送三通道为代表，高压甚至超高压的远距离电力输送己经开始起步。随着输送电压的提高，输电塔架的高度不断提高，形式上也不断创新，无论在设计还是在制造安装等方面都取得了长足的进步。因此输电塔结构的安全性及稳定性，成为整个电力输送系统设计和维护的主要目标。

2008年初，我国南方地区遭受了一场历史罕见的冰雪灾害，它影响范围大、持续时间长，严重破坏了当地的公路、铁路、通信和电力等基础设施，对人民的生命和财产安全产生了严重威胁。尤其是对我国电网的破坏，在人类电力工业发展历史上绝无仅有。从配电网到500KV骨干输电线路都遭到了大规模的破坏，在全国范围电网造成3万多条10KV以上电力线路、2千多座35KV以上变电站停运，10KV以上杆塔倒塌及损坏30多万基，其中100～500KV达到8千多基，导致3330多万户、约1.1亿人口停电。有鉴于此，国家电网公司于2008年3月份颁布了新的电网设计标准。其中100～500KV电网设防标准由15年一遇提高到30年一遇；500KV电网设防标准由30年一遇提高到50年一遇；750KV电网设防标准仍为50年一遇，正在建设的特高压工程设防标准按100年一遇考虑。针对灾害中发生的杆塔串倒等情形，新的标准调整了荷载组合，增加了验算工况。因此，开展在役杆塔安全评估研究十分重要。

产生输电杆塔破坏的原因很多，跟设计、制造安装误差、使用过程中的磨损以及气候条件都有关系。典型的影响原因如下：

(1)极端天气的影响：极端天气会导致输电线路覆冰厚度大大超过了原设计的极限。

(2)导线舞动的影响：架空输电导线(尤其是覆冰导线)遇强风时，会产生低频、大振幅振动。这种振动不仅使导线产生垂直方向运动，还会使导线产生扭转运动。由于振动的幅值大，持续时间长，从而导致输电导线产生鞭击、烧伤、断股、断线、金具严重磨损、断裂、脱落、绝缘子钢脚断裂、杆塔倾倒、线路跳闸等事故。

(3)腐蚀的影响：架空输电杆塔发生腐蚀的原因除与材料本身的性质有关外，还与金属材料所处的环境条件及其含有的腐蚀介质有密切的关系。架空输电杆塔大多是以碳钢结构为主的各种形式的铁塔及横担构件，常年裸露在空气中运行，往往会造成铁塔的化学腐蚀和电化学腐蚀，缩短杆塔的使用寿命，严重时还会造成安全隐患。

综上所述，由于设计、制造、使用条件等多种因素的影响，常常造成输电杆塔损坏。这些影响因素具有一定的不确定性，是一个典型的稳健性优化问题。系统的从理论和实践两个方面研究这个问题的解决方法，实现对现有的在役杆塔剩余寿命进行评估，对架空输电导线安全运行提供保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，对不同腐蚀环境下的在役输电杆塔及地线进行基于静强度的安全评估和剩余寿命预测，从而为输电线路的安全运行提供保障。

为实现上述目的，本发明了公开下述技术方案：

所述基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于，包括：

系统语言与ANSYS有限元软件接口模块，用于自动启动ANSYS有限元软件，调用APDL并监测ANSYS有限元软件运行情况；

输电杆塔及地线应力计算模块，用于计算输电杆塔及地线在给定工况下的静应力；

输电杆塔及地线安全评估模块，用于通过提取输电杆塔及地线应力计算模块所得的应力，对输电杆塔及地线安全进行分级评估；

输电杆塔及地线寿命预测模块，用于根据输入的工况条件预测杆塔和地线的寿命；

输入输出模块，用于输入工况参数，显示参数、计算结果、评估结果及剩余寿命；

其中，输电杆塔及地线强度计算模块，包括工况参数输入模块、有限元法建模模块和有限元法计算模块；

所述工况参数输入模块包括输电杆塔参数输入模块、导地线参数输入模块、风载荷参数输入模块、覆冰参数输入模块和腐蚀等级计算模块；

所述输电杆塔参数输入模块用于包括几何结构尺寸输入、空间尺寸输入、材料输入和绝缘子型号输入的参数输入；

所述导地线参数输入模块用于构件型号输入和分裂数输入；

所述风载荷参数输入模块用于风速、风向、脉动风属性的参数输入；

所述覆冰参数输入模块用于覆冰的结构类型、覆冰性质、覆冰尺寸的参数输入；

所述腐蚀等级计算模块包括潮湿时间等级确定模块、二氧化硫的沉积率等级确定模块和氯化物的沉积率等级确定模块，用于分类确定腐蚀等级划分参数并确定腐蚀等级；所述腐蚀等级计算模块设有第1年腐蚀速率获取模块、10年内平均腐蚀速率获取模块和稳态腐蚀速率获取模块，用于杆塔已运行年限、第一年腐蚀速率、十年内平均腐蚀速率和稳态腐蚀速率的计算，并将所有的所述输入变量进行参数化处理，以适应系统对不同工况和不同条件下的系统建模和分析；

所述输电杆塔及地线安全评估模块，包括采用基于最大应力的安全评估分级模块，该模块根据输电杆塔参数、导地线参数和结构材料计算获得关键点应力，对所述关键点根据构件类型进行分类，分类标准为将主材上的点定义为一类关键点，斜材上的点定义为二类关键点，辅材上的点定义为三类关键点，对关键点分类加权后进行计算，针对关键点应力提取杆塔及地线最大应力，将杆塔及地线最大应力分别与杆塔及地线许用应力进行比较，根据比较结果，对输电杆塔和地线的安全状态分别进行分级；

所述输电杆塔及地线最大应力σ_max与材料许用强度[σ]和抗拉强度σ_s的比较评估标准为：

当σ_max<0.6[σ]时，评估为安全，

当0.6[σ]≤σ_max≤[σ]时，评估为预警，

当[σ]≤σ_max≤σ_s时，评估为报警，

当σ_max≥σ_s时，评估为危险；

所述输电杆塔及地线寿命预测模块，包括基于有限元法的剩余寿命预测模块，该模块建立有限元模型，并根据风载荷和覆冰参数确定腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率，根据杆塔或地线投入使用年数和腐蚀等级确定初始腐蚀厚度，分别计算出不同腐蚀时间的杆塔和地线的最大应力，分别计算杆塔和地线的最大应力大于许用应力的最短时间作为杆塔或地线预测的寿命。

所述输电杆塔及地线安全评估模块，还包括基于系统储备强度的安全评估分级模块，该模块根据构件类型对关键点进行分类；计算系统强度储备比，并将系统强度储备比作为安全度指标，对输电杆塔和地线的安全状态进行分级；

强度储备比计算公式如下所示：

$\mathrm{\&phi;}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}^{\left(r\right)}}{{\mathrm{\&theta;}}^{\left(d\right)}}=\frac{F^{\left(r\right)}-f^{\left(r\right)}}{F^{\left(d\right)}-f^{\left(d\right)}}$

式中：θ^(d)、θ^(r)分别为构件设计强度储备和构件当前工况下实际强度储备；F^(d)是按照钢结构设计规范确定的构件屈服强度，f^(d)是构件设计许用应力；F^(r)和f^(r)分别为构件的名义屈服强度和在计算腐蚀状况下的最大应力，其中，名义屈服强度和屈服强度的关系如下：

F^(r)＝(0.986-1.038η_s)F^(d)

式中：η_s为界面损失率，即构件腐蚀掉的截面积与原始面积的比值；

当φ≥1时，构件的实际强度储备大于或等于设计规定的强度储备；

当0<φ≤1时，构件的实际强度储备低于设计规定的强度储备；

当φ<0时，构件的实际应力已等于或高于极限强度，构件已无强度储备。

所述输电杆塔及地线寿命预测模块，还包括基于解析法的剩余寿命预测模块，该模块确定杆塔及地线的风载荷、覆冰载荷及腐蚀载荷，根据构件材料许用应力求构件极限腐蚀厚度，确定环境腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率，根据投入使用年数及腐蚀等级计算初始腐蚀厚度，用构件极限腐蚀厚度减去构件初始腐蚀厚度，并除以腐蚀速率得到杆塔或地线的剩余寿命；

其中，根据构件材料许用应力求构件极限腐蚀厚度的方法利用下式：

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{N}{S_{1v}}$

式中：N为构件内力，由步骤92的力学模型和步骤93中选择工况计算所得；S_1v为构件截面积；σ为构件应力。

在工况条件不变的条件下，设σ等于材料许用应力，由上式可求得构件的最小截面积，并用构件原始截面积减去最小截面积得到极限腐蚀面积，进而求得极限腐蚀厚度。

所述系统语言与ANSYS有限元软件接口模块包括：

ANSYS有限元软件运行路径查找子模块，用于自动查找ANSYS有限元软件运行路径；

ANSYS有限元软件调用子模块，用于自动调用ANSYS有限元软件，并运行APDL程序；

ANSYS有限元软件异常判断子模块，用于通过读取ANSYS有限元软件错误日志文件，来检测ANSYS有限元软件的运行情况。

所述输入输出模块具体包括：

基本工况参数显示子模块，用于显示所定义的杆塔参数、风载荷参数、覆冰载荷参数和腐蚀参数；

输电杆塔及地线腐蚀等级及特性参数子模块，用于显示腐蚀等级，及腐蚀速率参数；

输电杆塔及地线安全评估结果显示子模块，用于显示杆塔及地线安全评估结果；

输电杆塔及地线剩余寿命结果显示子模块，用于显示杆塔及地线剩余寿命结果。

基于上述技术方案，本发明可以对JGu3型耐张杆塔和ZM4型直线杆塔及地线进行有限元静强度安全评估分级及寿命预测；对5D-SZJ1、5E-SZJ1、5F-SJ4、JGu3型耐张杆塔和5B-ZM4、5C-ZBC5、1B-ZM1、ZM4型直线杆塔进行解析方法静强度安全评估分级及寿命预测，得出在不同腐蚀环境下的输电线路杆塔及地线的安全等级及剩余寿命，为线路的可靠性提供技术指导。

本发明从输电杆塔和地线的腐蚀参数入手，可以实现在不同的腐蚀环境下，根据选择的工况，利用有限元法和解析法自动进行仿真计算和分析，得出输电杆塔及地线的安全等级和剩余寿命，并将结果显示于人机界面。该系统填补了输电杆塔和地线强度预测的空白，现实意义巨大。为涉及到广泛应用的输电杆塔和地线强度评估提供了一个客观标准，并得以通过简便的系统查询即可提供接近实际情况的寿命和状态评估。

附图说明

图1为本发明结构原理示意图；

图2为本发明实施例的C#语言与ANSYS接口功能模块组成示意图；

图3为本发明工况参数输入功能模块实施例示意图；

图4为本发明腐蚀等级计算实施例流程图；

图5为本发明基于有限元法的剩余寿命预测实施例流程图；

图6为本发明基于解析法的剩余寿命预测实施例流程图；

图7为本发明输入输出模块功能模块实施例示意图。

图中：100—基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，101—系统语言与ANSYS系统接口模块，102—输电杆塔及地线强度计算模块，103—输电杆塔及地线安全评估模块，104—输电杆塔及地线寿命预测模块，105—输入输出模块，11—工况参数输入模块，21—有限元法建模模块，31—解析法建模模块，41—有限元法计算模块，51—解析法计算模块，61—基于最大应力的安全评估分级模块，71—基于系统强度储备的安全评估分级模块，81—基于有限元法的剩余寿命预测模块，91—基于解析法的剩余寿命预测模块，01—ANSYS运行路径查找子模块，02—ANSYS调用子模块，03—ANSYS异常状态判断子模块，12—杆塔参数输入模块，13—导地线参数输入模块，14—风载荷参数输入模块，15—覆冰参数输入模块，16—腐蚀等级计算模块，201—潮湿时间等级确定模块，202—二氧化硫沉积率等级确定模块，203—氯化物沉积率等级确定模块，204—第1年腐蚀速率获取模块，205—10年内平均腐蚀速率获取模块，206—稳态腐蚀速率获取模块，110—基本工况参数显示子模块，111—输电杆塔及地线的腐蚀等级和特性显示子模块，112—输电杆塔及地线安全评估结果显示子模块，113—输电杆塔及地线剩余寿命结果显示子模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，在附图中，相同的标号表示相同或相似的组件或者元素。

如图1，基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统100包括：系统语言与ANSYS有限元软件接口模块101、输电杆塔及地线强度计算模块102、输电杆塔及地线安全评估模块103、输电杆塔及地线寿命预测模块104、输入输出模块105。系统语言典型地采用C#语言，以ANSYS有限元软件为分析媒介，对输电杆塔和地线结构建模，通过有限元模型和解析法模型分别对不同类型的输电杆塔和地线进行强度计算，进而与许用应力进行比较得出安全状态的评估和剩余寿命的预测。

系统语言与ANSYS有限元软件接口模块101用于自动启动ANSYS有限元软件，调用APDL并检测ANSYS有限元软件运行情况。如图2，系统语言与ANSYS有限元软件接口模块101包括ANSYS运行路径查找子模块01(用于查找ANSYS有限元软件安装路径)，ANSYS调用子模块02，ANSYS异常状态判断子模块03。

ANSYS运行路径查找子模块01，通过读取系统注册表的方式获取ANSYS运行路径。

ANSYS调用子模块02，根据以上获得的ANSYS运行路径，启动ANSYS进程。

ANSYS异常状态判断子模块03，通过读取ANSYS根目录下生成的错误文件来检测ANSYS运行情况。

图1中，输电杆塔及地线强度计算模块102，用于计算输电杆塔及地线在给定工况下的静强度；包括工况参数输入模块11，有限元法建模模块21，解析法建模模块31，有限元法计算41及解析法计算51。解析法建模区别于有限元模型，解析法模型是一种平面力学模型，可以应用于5D-SZJ1、5E-SZJ1、5F-SJ4、JGu3型耐张杆塔和5B-ZM4、5C-ZBC5、1B-ZM1、ZM4型直线杆塔的安全评估和预测。

图3所示为根据本发明实施例的工况参数输入模块11示意图，包括输电杆塔参数输入模块12，导地线参数输入模块13，风载荷参数输入模块14，覆冰参数输入模块15，腐蚀等级计算模块16。

其中，输电杆塔参数输入模块12包括几何结构尺寸、空间尺寸、材料、绝缘子型号的参数输入。

导地线参数输入模块13包括型号、分裂数的输入。

风载荷参数输入模块14包括风速、风向、脉动风属性参数的输入。

覆冰参数输入模块15包括覆冰的结构类型、覆冰性质、覆冰尺寸的输入。

腐蚀等级计算模块16包括杆塔已运行年限、第一年腐蚀速率、十年内平均腐蚀速率、稳态腐蚀速率等参数的计算，并将所有的上述输入变量进行参数化处理，以适应系统对不同工况和不同条件下的系统建模和分析。

见图4，腐蚀等级计算模块16的计算，腐蚀等级由潮湿时间等级确定模块201、二氧化硫的沉积率等级确定模块202、氯化物的沉积率确定模块203的等级按国标GB/T19292.1-2003金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类确定，每个腐蚀等级按时间分别进行下述模块的计算过程：第1年腐蚀速率获取模块204、10年内平均腐蚀速率获取模块205、稳态腐蚀速率获取模块206。

有限元法建模模块21用于根据输入的工况条件，通过ANSYS有限元软件的参数化语言APDL建立三维模型，并划分网格、施加边界条件及载荷，输出有限元网格模型，用于有限元计算，包括输电杆塔有限元模型，地线有限元模型，绝缘子有限元模型。

解析法建模模块31用于根据输入的工况条件，建立杆塔与地线的力学模型，并施加载荷，输出力学模型，用于解析计算，包括输电杆塔解析模型，地线解析模型。

有限元法计算模块41包括输电杆塔应力计算，地线应力计算。

解析法计算模块51包括输电杆塔应力计算，地线应力计算。

输电杆塔及地线安全评估模块103，用于根据所求得的静强度，对输电杆塔和地线进行安全评估分级；输电杆塔及地线安全评估模块103包括基于最大应力的安全评估分级模块61和基于系统储备强度的安全评估分级模块71。

本发明中，系统提供的杆塔角钢包括牌号为Q235、Q345、Q390的材料；基于最大应力的安全评估分级模块61根据有限元法计算模块41和解析法计算模块51的应力计算结果提取输电杆塔及地线最大应力σ_max，并与材料许用强度[σ]和抗拉强度σ_s进行比较；等级划分遵循以下原则：

基于系统储备强度的安全评估分级模块71采用构件的强度储备比φ作为安全指标。强度储备比计算公式如下所示：

$\mathrm{\&phi;}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}^{\left(r\right)}}{{\mathrm{\&theta;}}^{\left(d\right)}}=\frac{F^{\left(r\right)}-f^{\left(r\right)}}{F^{\left(d\right)}-f^{\left(d\right)}}$

式中：θ^(d)、θ^(r)分别为构件设计强度储备和构件当前工况下实际强度储备；F^(d)是按照钢结构设计规范确定的构件屈服强度，f^(d)是构件设计许用应力；F^(r)和f^(r)分别为构件的名义屈服强度和在计算腐蚀状况下的最大应力。

其中，名义屈服强度和屈服强度的关系如下：

F^(r)＝(0.986-1.038η_s)F^(d)

式中：η_s为界面损失率，即构件腐蚀掉的截面积与原始面积的比值。

等级划分遵循以下原则：

如图5，根据本发明实施例的基于有限元法的剩余寿命预测模块81；

在步骤82中，建立杆塔或地线有限元模型；

在步骤83中，确定环境腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率；

在步骤84中，根据杆塔或地线投入使用年数和腐蚀等级确定初始腐蚀厚度，并定义腐蚀时间步长k(用于每次计算增加的腐蚀时间长短)，该步长与腐蚀等级相关，腐蚀等级越大步长越小；

在步骤85中，进行应力计算；

在步骤86中，提取最大应力与许用应力进行比较；

在步骤87中，若最大应力小于许用应力，则腐蚀年数增加k(相应剩余寿命也增加k)，并再次进行应力计算；在步骤88中，若最大应力大于许用应力，则输出剩余寿命。

如图6，根据本发明实施例的基于解析法的剩余寿命预测模块91。

在步骤92中，建立杆塔及地线简化力学模型。

在步骤93中，确定风载荷、覆冰载荷及腐蚀载荷。

在步骤94中，根据构件材料许用应力反求构件极限腐蚀厚度：

构件应力可表示为：

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{N}{S_{1v}}$

式中：N为构件内力，由步骤92的力学模型和步骤93中选择工况计算所得；S_1v为构件截面积；σ为构件应力。

在工况条件不变的条件下，设σ等于材料许用应力，由上式可求得构件的最小截面积，并用构件原始截面积减去最小截面积得到极限腐蚀面积，进而求得极限腐蚀厚度。

在步骤95中，确定环境腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率。

在步骤96中，根据投入使用年数及腐蚀等级计算初始腐蚀厚度。用步骤94中反求的构件极限腐蚀厚度减去构件初始腐蚀厚度，并除以腐蚀速率即所求剩余寿命。

如图7，本发明实施例的输入输出模块105包括：

基本工况参数显示子模块110，包括用于输电杆塔型号、导地线型号、风载荷参数、覆冰参数、腐蚀参数的显示；

输电杆塔及地线腐蚀等级及特性显示子模块111，包括用于腐蚀等级、腐蚀速率-时间曲线、材料腐蚀厚度-时间曲线的显示；

输电杆塔及地线安全评估结果显示子模块112，用于包括基于最大应力的输电杆塔及地线评估结果、基于系统强度储备的输电杆塔及地线安全评估结果、输电杆塔危险点应力、计算云图的显示；

输电杆塔及地线剩余寿命显示子模块113输出显示输电杆塔及地线剩余寿命。

输入输出模块105实现打印和保存评估结果，并将每次仿真结果进行存储，便于用户查看。

Claims (5)

1.一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于，包括：

系统语言与ANSYS有限元软件接口模块，用于自动启动ANSYS有限元软件，调用APDL并监测ANSYS有限元软件运行情况；

输电杆塔及地线应力计算模块，用于计算输电杆塔及地线在给定工况下的静应力；

输电杆塔及地线安全评估模块，用于通过提取输电杆塔及地线应力计算模块所得的应力，对输电杆塔及地线安全进行分级评估；

输电杆塔及地线寿命预测模块，用于根据输入的工况条件预测杆塔和地线的寿命；

输入输出模块，用于输入工况参数，显示参数、计算结果、评估结果及剩余寿命；

其中，输电杆塔及地线强度计算模块，包括工况参数输入模块、有限元法建模模块和有限元法计算模块；

所述工况参数输入模块包括输电杆塔参数输入模块、导地线参数输入模块、风载荷参数输入模块、覆冰参数输入模块和腐蚀等级计算模块；

所述输电杆塔参数输入模块用于包括几何结构尺寸输入、空间尺寸输入、材料输入和绝缘子型号输入的参数输入；

所述导地线参数输入模块用于构件型号输入和分裂数输入；

所述风载荷参数输入模块用于风速、风向、脉动风属性的参数输入；

所述覆冰参数输入模块用于覆冰的结构类型、覆冰性质、覆冰尺寸的参数输入；

所述腐蚀等级计算模块包括潮湿时间等级确定模块、二氧化硫的沉积率等级确定模块和氯化物的沉积率等级确定模块，用于分类确定腐蚀等级划分参数并确定腐蚀等级；所述腐蚀等级计算模块设有第1年腐蚀速率获取模块、10年内平均腐蚀速率获取模块和稳态腐蚀速率获取模块，用于杆塔已运行年限、第一年腐蚀速率、十年内平均腐蚀速率和稳态腐蚀速率的计算，并将所有的所述输入变量进行参数化处理，以适应系统对不同工况和不同条件下的系统建模和分析；

所述输电杆塔及地线安全评估模块，包括采用基于最大应力的安全评估分级模块，该模块根据输电杆塔参数、导地线参数和结构材料计算获得关键点应力，对所述关键点根据构件类型进行分类，分类标准为将主材上的点定义为一类关键点，斜材上的点定义为二类关键点，辅材上的点定义为三类关键点，对关键点分类加权后进行计算，针对关键点应力提取杆塔及地线最大应力，将杆塔及地线最大应力分别与杆塔及地线许用应力进行比较，根据比较结果，对输电杆塔和地线的安全状态分别进行分级；

所述输电杆塔及地线最大应力σ_max与材料许用强度[σ]和抗拉强度σ_s的比较评估标准为：

当σ_max<0.6[σ]时，评估为安全，

当0.6[σ]≤σ_max≤[σ]时，评估为预警，

当[σ]≤σ_max≤σ_s时，评估为报警，

当σ_max≥σ_s时，评估为危险；

所述输电杆塔及地线寿命预测模块，包括基于有限元法的剩余寿命预测模块，该模块建立有限元模型，并根据风载荷和覆冰参数确定腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率，根据杆塔或地线投入使用年数和腐蚀等级确定初始腐蚀厚度，分别计算出不同腐蚀时间的杆塔和地线的最大应力，分别计算杆塔和地线的最大应力大于许用应力的最短时间作为杆塔或地线预测的寿命。

2.根据权利要求1所述的基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于：所述输电杆塔及地线安全评估模块，还包括基于系统储备强度的安全评估分级模块，该模块根据构件类型对关键点进行分类；计算系统强度储备比，并将系统强度储备比作为安全度指标，对输电杆塔和地线的安全状态进行分级；

强度储备比计算公式如下所示：

式中：θ^(d)、θ^(r)分别为构件设计强度储备和构件当前工况下实际强度储备；F^(d)是按照钢结构设计规范确定的构件屈服强度，f^(d)是构件设计许用应力；F^(r)和f^(r)分别为构件的名义屈服强度和在计算腐蚀状况下的最大应力，其中，名义屈服强度和屈服强度的关系如下：

F^(r)＝(0.986-1.038η_s)F^(d)

式中：η_s为界面损失率，即构件腐蚀掉的截面积与原始面积的比值；

当φ≥1时，构件的实际强度储备大于或等于设计规定的强度储备；

当0<φ≤1时，构件的实际强度储备低于设计规定的强度储备；

当φ<0时，构件的实际应力已等于或高于极限强度，构件已无强度储备。

3.根据权利要求1所述的基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于：所述输电杆塔及地线寿命预测模块，还包括基于解析法的剩余寿命预测模块，该模块确定杆塔及地线的风载荷、覆冰载荷及腐蚀载荷，根据构件材料许用应力求构件极限腐蚀厚度，确定环境腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率，根据投入使用年数及腐蚀等级计算初始腐蚀厚度，用构件极限腐蚀厚度减去构件初始腐蚀厚度，并除以腐蚀速率得到杆塔或地线的剩余寿命；

其中，根据构件材料许用应力求构件极限腐蚀厚度的方法利用下式：

式中：N为构件内力，由步骤92的力学模型和步骤93中选择工况计算所得；S_1v为构件截面积；σ为构件应力。

在工况条件不变的条件下，设σ等于材料许用应力，由上式可求得构件的最小截面积，并用构件原始截面积减去最小截面积得到极限腐蚀面积，进而求得极限腐蚀厚度。

4.根据权利要求1～3之一所述的基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于：所述系统语言与ANSYS有限元软件接口模块包括：

ANSYS有限元软件运行路径查找子模块，用于自动查找ANSYS有限元软件运行路径；

ANSYS有限元软件调用子模块，用于自动调用ANSYS有限元软件，并运行APDL程序；

ANSYS有限元软件异常判断子模块，用于通过读取ANSYS有限元软件错误日志文件，来检测ANSYS有限元软件的运行情况。

5.根据权利要求1所述的基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于：所述输入输出模块具体包括：

基本工况参数显示子模块，用于显示所定义的杆塔参数、风载荷参数、覆冰载荷参数和腐蚀参数；

输电杆塔及地线腐蚀等级及特性参数子模块，用于显示腐蚀等级，及腐蚀速率参数；

输电杆塔及地线安全评估结果显示子模块，用于显示杆塔及地线安全评估结果；

输电杆塔及地线剩余寿命结果显示子模块，用于显示杆塔及地线剩余寿命结果。