CN111693825B - 一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置雨强的方法和系统。所述方法和系统通过在有风的情况下，通过计算雨滴在水平风作用下的水平位移，确定所述喷孔内水滴在导线水平面中的位置，确定将雨滴落在导线水平线划分的等面积的单元中的喷孔的数目，并和在无风时，将雨滴落在每个单元的喷孔数目进行比较，确定导线水平线每个单元的雨强。所述方法和系统对现有技术中只通过电晕笼底下的1‑2个雨量计对雨强进行监测导致的测量结果不精确进行了很好的修正，从而使测量结果更为客观，更贴近实际情况，对于选取合适的导线截面和配置方式提供了更准确的参考数据，有利于输变电工程的环境友好性和工程造价的经济性。

Description

一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法和系统

技术领域

本发明涉及高压输变电工程高压试验领域,并且更具体地，涉及一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法和系统。

背景技术

输电线路是超特高压输电的重要载体，当输电线路的导线施加的电压上升到一定程度，导线的表面电场强度达到起晕场强时，导线表面周围的空气会发生电离，产生气体放电现象，即电晕放电，电晕放电会产生无线电噪声和可听噪声，无线电噪声超过一定强度后对周边的无线电业务产生干扰，可听噪声超过一定强度会影响沿线的声环境。电晕放电则会造成电能的损失，这种电晕损失影响输电的经济性。因此输电线路的电晕特性十分重要，通常通过在电晕笼中开展各种导线及其不同配置方式的电晕特性试验，选取合适的导线截面和配置方式，保证输电线路电磁的环境友好性和工程经济性。

电晕笼是输电导线电晕试验的重要设施，导线电晕放电具有分散性，天气对其影响很大，晴好天气和雨天条件时电晕放电程度大不相同。现有的研究方法是在大雨条件下使导线保持较为稳定的电晕放电，测量该状态时的特征量，然后测量统计晴天和不同雨强条件时电晕特性的规律，再寻找该规律与大雨条件时电晕特性的关联性。因此电晕笼需要配备人工模拟淋雨装置，用以模拟不同雨强。201020581025.2的淋雨装置控制系统实现电晕笼小雨、中雨和大雨的模拟，雨强可以通过阀门和变频器控制进行调整；201220080733.7的淋雨装置安装了多排的喷嘴，提高了淋雨的均匀性，201510141215.X的淋雨装置实现了降雨强度在时间和空间上的控制与变化，并根据这些控制量来实时记录降雨强度。这些专利均可用于电晕笼的模拟淋雨，但由于电晕笼尺寸看较大，一般放置在户外，淋雨装置安装在笼顶，输电导线束水平布置，试验时难免受到风的影响(通常要求风速不大于2m/s)，这导致了输电导线不同位置接收淋雨的雨强并不均匀，而现有的电晕笼淋雨装置只在电晕笼设置1-2个雨强计来监测雨强，测量较为粗略，没有考虑风速对雨强的影响。这造成了导线电晕试验结果的失真，亟待确定精确的雨强。

发明内容

为了解决现有技术中电晕笼淋雨装置对微风条件下的雨强监测粗略，精确度不高的技术问题，本发明提供了一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法，所述方法包括：

测量电晕笼淋雨装置处水平风速W；

根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其中，所述电晕笼淋雨装置包括喷嘴、水管和供水装置，所述喷嘴均匀分布在电晕笼顶部，每个喷嘴内包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线；

根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t；

根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L；

基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N；

基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R。

进一步地，所述方法在测量电晕笼淋雨装置处水平风速W之前还包括：

设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目；

以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和(length/2,-width/2,0)；

根据将导线水平面划定为面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，确定将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；

根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及

基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。

进一步地，所述根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

进一步地，所述根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

进一步地，所述根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

进一步地，所述基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

根据本发明的另一方面，本发明提供一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统，所述系统包括：

风速测量单元，其用于测量电晕笼淋雨装置处水平风速W；

第一计算单元，其用于根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其中，所述电晕笼淋雨装置包括喷嘴、水管和供水装置，所述喷嘴均匀分布在电晕笼顶部，每个喷嘴内包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线；

第二计算单元，其用于根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t；

第三计算单元，其用于根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L；

第四计算单元，其用于基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N；

雨强确定单元，其用于基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R。

进一步地，所述系统还包括：

参数设置单元，其用于设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目；

坐标确定单元，其用于以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和(length/2,-width/2,0)；

参数确定单元，其用于根据将导线水平面划定面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。

进一步地，所述第一计算单元根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

进一步地，所述第二计算单元根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

进一步地，所述第三计算单元根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

进一步地，所述雨强确定单元基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

本发明技术方案提供的确定微风条件下电晕笼淋雨装置雨强的方法和系统通过在有风的情况下，通过计算雨滴在水平风作用下的水平位移，确定所述喷孔内水滴在导线水平面中的位置，确定将雨滴落在导线水平线划分的等面积的单元中的喷孔的数目，并和在无风时，将雨滴落在每个单元的喷孔数目进行比较，确定导线水平线每个单元的雨强。所述方法和系统对现有技术中只通过电晕笼底下的1-2个雨量计对雨强进行监测导致的测量结果不精确进行了很好的修正，从而使测量结果更为客观，更贴近实际情况，对于选取合适的导线截面和配置方式提供了更准确的参考数据，有利于输变电工程的环境友好性和工程造价的经济性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的电晕笼淋雨装置示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的电晕笼雨强受风速影响示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的电晕笼三维坐标示意图；

图5为根据本发明优选实施方式的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法100从步骤101开始。

在步骤101，进行确定微风条件下电晕笼淋雨装置雨强之前的预处理工作，所述工作包括：

设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目。电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀为在无风条件下电晕笼的雨强。导线水平面的面积确定后，根据划分的单元的数目可求得在有风条件下每个单元的雨强值，数目越大，求得的单元雨强值越精确，但计算量越大。通常，将导线水平面区域划分为若干个2-7平方厘米，面积相等的单元。

图2为根据本发明优选实施方式的电晕笼淋雨装置示意图。电晕笼淋雨装置一般包括喷嘴、水管和供水装置。如图2所示，所述淋雨装置的喷嘴均匀分布在电晕笼顶部内笼壁上，其中，每个喷嘴内部包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线。电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷嘴中心到导线水平面的高度为hight。在电晕笼底部，放置雨量计测量电晕笼内的雨强。

图3为根据本发明优选实施方式的电晕笼雨强受风速影响示意图。如图3所示，1是安装在电晕笼顶部内笼壁的任意一个喷嘴，其内部包括6个喷孔K1至K6，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,2是水平悬挂在笼体中的任意一根输电导线，3是风进入笼体的方向，所述喷孔K1至K6到导线水平面的距离为h1至h6，其中，h1＝h6,h2＝h5,h3＝h4。当有风时，由于每一组喷孔中的水滴距离导线水平面的高度不同，在水平风速相同的情况下，水滴暴露在风中的时间不同，从而造成水滴从喷孔到导线水平面的水平位移并不同，从而改变了电晕笼内不同区域的降雨强度。

以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和(length/2,-width/2,0)。

图4为根据本发明优选实施方式的电晕笼三维坐标示意图。如图4所示，根据电晕笼内需要试验的导线的长度和宽度确定了导线水平面，即XY平面，将垂直于XY平面，并且向上的方向定义为Z轴正方向。

根据将导线水平面划定为面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，确定将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；

根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及

基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。水滴刚离开滴孔时，由于下落时受到的阻力很小，因此可以将水滴等效为球体，其直径等于喷孔直径。随着水滴下落速度加快，受到的阻力越来越大，水滴变成半球体。根据水滴下落前后体积不变的原理，根据直径d可计算直径d₁。

在步骤102，测量电晕笼淋雨装置处水平风速W。由于电晕笼放置在户外，因此在进行电晕试验时，难免会有风，这时，风使得淋雨区域的导线发生雨畸变，使得雨量不再是均匀的。因此，测量风速是研究不同风速对电晕笼雨量的影响的前提。本优选实施方式研究的是风沿导线方向的水平风速对电晕笼雨强的影响，但实际电晕笼中可能受到不同方向风速的影响，此时，将风速分解为沿导线方向和垂直导线方向的分量进行确定即可。一般来说，实际中通常在2m/s及以下微风条件下进行电晕试验，因此，本发明优选风速在2m/s以下确定电晕笼淋雨装置的雨强。

在步骤103，根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t。当喷孔距离导线水平面的高度足够大，水滴下落所爱阻力和水滴所受重力相等时，水滴达到最终速度V_t，计算等式为：

式中，A为水滴在导线水平面上的投影面积，

f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度，根据上述公式即可求出水滴的最终速度V_t。

优选地，所述根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

在步骤104，根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t。

优选地，所述根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

在步骤105，根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L。

优选地，所述根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

在步骤106，基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N。

在步骤107，基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R。

优选地，所述基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

图5为根据本发明优选实施方式的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统的结构示意图。如图5所示，本优选实施方式所述的确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统500包括：

参数设置单元501，其用于设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目；

坐标确定单元502，其用于以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和(length/2,-width/2,0)；

参数确定单元503，其用于根据将导线水平面划定面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，确定将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。

风速测量单元504，其用于测量电晕笼淋雨装置处水平风速W；

第一计算单元505，其用于根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其中，所述电晕笼淋雨装置包括喷嘴、水管和供水装置，所述喷嘴均匀分布在电晕笼顶部，每个喷嘴内包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线；

第二计算单元506，其用于根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t；

第三计算单元507，其用于根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L；

第四计算单元508，其用于基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N；

雨强确定单元509，其用于基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R。

优选地，所述第一计算单元505根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

优选地，所述第二计算单元506根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

优选地，所述第三计算单元507根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

优选地，所述雨强确定单元509基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N_W计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

本发明所述确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统在有风时计算电晕笼淋雨装置的雨强的步骤与本发明所述确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法所采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的方法，其特征在于，所述方法包括：

测量电晕笼淋雨装置处水平风速W；

根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其中，所述电晕笼淋雨装置包括喷嘴、水管和供水装置，所述喷嘴均匀分布在电晕笼顶部，每个喷嘴内包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线；

根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N；

基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N 计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在测量电晕笼淋雨装置处水平风速W之前还包括：

设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目；

以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和(length/2,-width/2,0)；

根据将导线水平面划定为面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，确定将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；

根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及

基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

4.一种确定微风条件下电晕笼淋雨装置的雨强的系统，其特征在于，所述系统包括：

风速测量单元，其用于测量电晕笼淋雨装置处水平风速W；

第一计算单元，其用于根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其中，所述电晕笼淋雨装置包括喷嘴、水管和供水装置，所述喷嘴均匀分布在电晕笼顶部，每个喷嘴内包括n个喷孔，所述喷孔对称分布在喷嘴中心线两侧,所述喷嘴中心线垂直于导线；

第二计算单元，其用于根据水滴的最终速度V_t和预先确定的喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h计算水滴下落至导线水平面的时间t，其计算公式为：

第三计算单元，其用于根据水平风速W、水滴的最终速度V_t和喷孔内的水滴下落时间t计算水滴下落至导线水平面时的水平位移L，其计算公式为：

第四计算单元，其用于基于预先确定的每个喷孔的坐标和每个喷孔内水滴下落至导线水平面时的水平位移L，确定每个喷孔内水滴落到导线水平面的坐标，并根据所述喷孔内水滴落到导线水平面的坐标在导线水平面预先划定的若干个面积相等的单元中的位置，确定水平风影响后，将水滴滴到每个单元的喷孔数N；

雨强确定单元，其用于基于预先设置的淋雨装置模拟雨强值R₀和无水平风影响时，将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀，以及根据水平风影响后将水滴滴到每个单元的喷孔数N 计算水平风影响后每个单元的雨强R，其计算公式为：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

参数设置单元，其用于设置电晕笼淋雨装置模拟的雨强值R₀，电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width，喷孔至电晕笼内导线水平面的高度h，电晕笼淋雨装置的喷嘴中每个喷孔的内径，将导线水平面划定为面积相等的单元的数目；

坐标确定单元，其用于以导线所在水平面为XY平面，垂直地面向上为Z轴正方向，XY平面的中心为原点建立电晕笼三维坐标系，并在所述电晕笼三维坐标系中，根据每个喷嘴内的喷孔至YZ平面的水平距离x，每个喷嘴内的喷孔至XZ平面的水平距离y，每个喷嘴内的喷孔至XY平面的高度h，确定每个喷孔的坐标(x,y,h)，其中，所述XY平面由电晕笼内导线试验段需要淋雨的长度length和宽度width确定，XY平面中导线的四个端点的坐标分别为(length/2,width/2,0)、(-length/2,width/2,0)、(-length/2,-width/2,0)和

(length/2,-width/2,0)；

参数确定单元，其用于根据将导线水平面划定面积相等的单元的数目，基于每个喷孔的坐标确定无水平风影响时，喷孔内的水滴作自由落体运动，确定将水滴滴到每个单元的喷孔数N₀；根据喷孔的内径确定水滴离开喷孔时等效为球体的直径，所述直径d等于喷孔的内径；以及基于水滴离开喷孔后体积不变原理，根据水滴离开喷孔时等效为球体的直径d确定水滴的体积，并根据水滴的体积计算确定水滴下落到导线水平面，等效为半球体时的直径d₁。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一计算单元根据预先确定的水滴离开电晕笼淋雨装置的喷嘴内的喷孔时等效为球体的直径d和到达导线水平面时等效为半球体的直径d₁计算水滴的最终速度V_t，其计算公式为：

式中，f_d为阻力系数，ρ_水为水密度，ρ_气为空气密度，g为重力加速度。

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