CN116150999A - 一种高压悬链线轴向张力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压悬链线轴向张力计算方法，包括以下步骤：1)确定高压悬链线的两悬挂点的位置，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x‑y坐标系；2)求得高压悬链线的两个悬挂点之间任一弯曲点B处的拉力F；3)求得高压悬链线的长度；4)求得高压悬链线上任意一点的轴向张力。本发明中，在确定悬链线的情况下，故障诊断人员能够准确获得高压悬链线上任意一点的轴向张力，计算方法准确、可靠，方便了故障诊断工作的开展；本发明可进行平面内载荷作用下不水平跨度的分析，有助于更好得计算高压悬链线上任意一点的轴向张力，为故障诊断模型提供一种有效的轴向张力计算方法。

Description

一种高压悬链线轴向张力计算方法

技术领域

本发明属于工程建设技术领域，具体涉及一种高压悬链线轴向张力计算方法。

背景技术

输电线路的监测对电网的安全运行起着至关重要的作用。然而，由冰荷载和风荷载引起的输电线路断线、塔架倒塌、导体疾驰、绝缘子闪络等事故给世界各国带来了巨大的经济损失。在中国，架空输电线路因结冰而遭受的损失最大。因此，准确、高效地实时监控和反馈输电线路的工作状态已成为当务之急。对于高压输电线路的安全监测，力学监测模型是基于力学理论知识建立的架空输电线路静力分析计算模型。在实际工程中，力学监测模型的监测结果相对可靠。当不可扩展的柔性电缆悬挂在两个水平支架之间，只受到平面内载荷时，它呈曲线形式，称为悬链线。具有相同水平支撑的跨度称为“水平跨度”，而当支撑的水平不相同时，跨度称为“不水平跨度”。高压悬链线上任意一点轴向张力的计算非常重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种高压悬链线轴向张力计算方法。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种高压悬链线轴向张力计算方法，包括以下步骤：

1)确定高压悬链线的两悬挂点的位置，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x-y坐标系；

2)拉力计算调整模块：求得高压悬链线的两个悬挂点之间任一弯曲点B处的拉力F；

3)长度计算调整模块：求得高压悬链线的长度；

4)轴向张力计算调整模块：求得高压悬链线上任意一点的轴向张力。

进一步的，步骤1)中，确定高压悬链线的两悬挂点的位置，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x-y坐标系的步骤包括：

设高压悬链线不能拉伸，只能承受拉力；将高压悬链线自由悬挂在两个不水平的支撑物之间，高压悬链线的两个悬挂点的高度不同，设O(x₀，y₀)、C(x_c，y_c)分别为高压悬链线的两悬挂点，x-y坐标系是以高压悬链线一侧悬挂点O(x₀，y₀)为坐标原点，档距方向为x轴，高差方向为y轴，高压悬链线的最低点为A，最低点A处的水平拉力为H，平面内垂直载荷为q。

进一步的，步骤2)中，求得高压悬链线的两个悬挂点之间任一弯曲点B处的拉力F的步骤包括：

任一弯曲点B处的拉力F与平面内垂直载荷q之间的关系为：

Fsinθ＝qs

任一弯曲点B处的拉力F与高压悬链线的最低点A处的水平拉力H之间的关系为：

Fcosθ＝H

其中，θ为任一弯曲点B的切线方向与水平方向之间的夹角，s为最低点A与任一弯曲点B之间的曲线长度。

进一步的，步骤3)中，求得高压悬链线的长度的步骤包括：

所述高压悬链线的长度的计算公式为：

a＝H/q

其中，b、c为未定义系数，对于确定的高压悬链线，这些系数是确定的，通过特殊点的坐标值带入到上述计算公式中得到。

进一步的，步骤4)中，求得高压悬链线上任意一点的轴向张力的步骤包括：

所述高压悬链线上任意一点的轴向张力的计算公式为：

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了一种高压悬链线轴向张力计算方法，在柔性电缆不能拉伸的前提下，通过本发明能够获得两个不水平的支撑物之间的高压悬链线上任意一点的轴向张力，方法准确、可靠、可编程实现，为故障诊断人员增加了一种计算高压悬链线轴线张力的实用方法；在确定悬链线的情况下，故障诊断人员能够准确获得高压悬链线上任意一点的轴向张力，计算方法准确、可靠，方便了故障诊断工作的开展；本发明可进行平面内载荷作用下不水平跨度的分析，有助于更好得计算高压悬链线上任意一点的轴向张力，为故障诊断模型提供一种有效的轴向张力计算方法。

附图说明

图1为本发明的高压悬链线的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

如图1所示，一种高压悬链线轴向张力计算方法，主要针对平面内载荷作用下不水平跨度的高压悬链线，该方法包括以下步骤：

设柔性电缆不能拉伸，软索只能承受拉力；

首先，依据高压悬链线的实际铺设情况，确定高压悬链线的两个悬挂点的位置。将高压悬链线自由悬挂在两个不水平的支撑物之间后，高压悬链线自然下垂且呈弧形，高压悬链线的两个悬挂点的高度不同，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x-y坐标系，具体的，设O(x₀，y₀)、C(x_c，y_c)分别为高压悬链线的两悬挂点，x-y坐标系是以高压悬链线一侧悬挂点O(x₀，y₀)为坐标原点，档距方向为x轴，高差方向为y轴，高压悬链线的最低点为A，最低点A处的水平拉力为H，在高压悬链线的两个悬挂点之间设任一弯曲点B，任一弯曲点B处的拉力为F，任一弯曲点B的切线方向与水平方向之间的夹角为θ，最低点A与任一弯曲点B之间的曲线长度为s，平面内垂直载荷为q；

计算任一弯曲点B处的拉力F：

任一弯曲点B处的拉力F与平面内垂直载荷q之间的关系为：

Fsinθ＝qs

任一弯曲点B处的拉力F与最低点A处的水平拉力H之间的关系为：

Fcosθ＝H；

计算高压悬链线的长度：

设

则有：

y′＝qs/H

对上述方程式两边求导，得到：

将

代入，即可得到：

a＝H/q

其中，b、c为未定义系数，对于确定的高压悬链线，这些系数是确定的，通过特殊点的坐标值带入到上述计算公式中得到；

高压悬链线的长度按照以下计算公式计算得到：

最后，按照以下计算公式计算高压悬链线上任意一点的轴向张力：

本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种高压悬链线轴向张力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定高压悬链线的两悬挂点的位置，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x-y坐标系；

2)求得高压悬链线的两个悬挂点之间任一弯曲点B处的拉力F；

3)求得高压悬链线的长度；

4)求得高压悬链线上任意一点的轴向张力。

2.根据权利要求1所述的一种高压悬链线轴向张力计算方法，其特征在于，步骤1)中，确定高压悬链线的两悬挂点的位置，以高压悬链线一侧悬挂点为坐标原点建立x-y坐标系的步骤包括：

设高压悬链线不能拉伸，只能承受拉力；将高压悬链线自由悬挂在两个不水平的支撑物之间，高压悬链线的两个悬挂点的高度不同，设O(x₀，y₀)、C(x_c，y_c)分别为高压悬链线的两悬挂点，x-y坐标系是以高压悬链线一侧悬挂点O(x₀，y₀)为坐标原点，档距方向为x轴，高差方向为y轴，高压悬链线的最低点为A，最低点A处的水平拉力为H，平面内垂直载荷为q。

3.根据权利要求1所述的一种高压悬链线轴向张力计算方法，其特征在于，步骤2)中，求得高压悬链线的两个悬挂点之间任一弯曲点B处的拉力F的步骤包括：

任一弯曲点B处的拉力F与平面内垂直载荷q之间的关系为：

Fsinθ＝qs

任一弯曲点B处的拉力F与高压悬链线的最低点A处的水平拉力H之间的关系为：

Fcosθ＝H

其中，θ为任一弯曲点B的切线方向与水平方向之间的夹角，s为最低点A与任一弯曲点B之间的曲线长度。

4.根据权利要求1所述的一种高压悬链线轴向张力计算方法，其特征在于，步骤3)中，求得高压悬链线的长度的步骤包括：

所述高压悬链线的长度的计算公式为：

a＝H/q

其中，b、c为未定义系数，对于确定的高压悬链线，这些系数是确定的，通过特殊点的坐标值带入到上述计算公式中得到。

5.根据权利要求1所述的一种高压悬链线轴向张力计算方法，其特征在于，步骤4)中，求得高压悬链线上任意一点的轴向张力的步骤包括：

所述高压悬链线上任意一点的轴向张力的计算公式为：

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