輸電線路塔線體系覆冰預警系統及方法與流程

本發明是一種輸電線路覆冰預警一體化應用系統，屬于輸電線路覆冰預警系統及方法的創新技術。

背景技術：

在我國電網，輸電線路塔線由于嚴重覆冰而造成巨大的災害和損失的事件時有發生。最近30年來，極端雨雪冰凍天氣頻現，大面積冰災事故在全國各地時有發生，繼1974～1976年全國電力系統發生大面積冰災事故后，1984年在全國范圍內又發生了大面積冰災事故，特別是1996年初，福建省35-220kV線路因覆冰導致倒桿斷線200多處。2005年春節期間，在湖南、湖北以及重慶地區，由于連續大范圍雨雪天氣，出現了50年來最嚴重的冰災，17條供電線路陷于癱瘓，影響生產和生活長達一個多月。2008年，一場國際上百年罕見的大面積覆冰影響了我國南方大部分地區的十幾個省。由于持續的雨雪冰凍天氣，導致輸電線路大面積覆冰，輸電鐵塔不堪重負倒塌斷線，電力設施遭到前所未有的破壞，據統計，截至2月27日，低溫雨雪冰凍災害造成南方電網10kV及以上線路7541條被迫停運，35kV及以上變電站859座被迫停運，10kV及以上線路倒桿倒塔及損壞126247基，供電線路大范圍中斷，給人民的生產生活造成了巨大的災害和損失，直接經濟損失超過千億元。2011年，雨雪冰凍天氣襲擊我國南方部分地區，再次造成嚴重的覆冰倒塔事故，又一次的嚴重影響了電力系統運行的安全穩定運行。

技術實現要素：

本發明就是針對現有技術的不足提供一種精確度高、系統構架簡單，易于實施的輸電線路塔線體系覆冰預警系統及基于該系統的輸電線路塔線體系覆冰預警方法。

本發明提供的技術方案是：

本發明提供了一種輸電線路塔線體系覆冰預警系統，其包括：

微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊、

基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊、

塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊、

塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊、

輸電線路所屬區域的地理信息系統、

中央處理系統；

微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊連接塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊

塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊連接塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊，

基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊、塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊分別連接中央處理系統，

輸電線路所屬區域的地理信息系統與中央處理系統連接。

具體的，中央處理系統連接顯示打印終端。

本發明還提供了一種輸電線路塔線體系覆冰預警方法，其包括以下步驟：

依據塔桿結構的大變形及非線性特性、塔桿、導線及地線的耦合作用，建立微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模型經微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊分析后，將分析后的數據傳輸給塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊，塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊模擬塔桿在不同運行工況下靜態及動態受力特性，定量分析得到塔線體系在冰風載荷下的應力結構狀態方程數據庫并存入塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊，供中央處理系統調取，

獲取基于地域氣候特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的數據存入基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊中供中央處理系統調取，

中央處理系統從基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊獲取的數據與塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫中的數據進行比對分析，獲取在微地形微氣象下的塔線體系的應力結構狀態數據，

中央處理系統依據輸電線路所屬區域的地理信息系統，確定輸電線路所屬區域內塔桿、導線冰風荷載信息及地理信息，生成基于地理信息的三維輸電線路塔線體系抗冰能力評估與預警系統，并進行顯示。

本發明具有如下技術效果：

1、通過輸電塔線體系精細化有限元建模系統，實現方便快捷高效建立精細化有限元塔線體系模型數據庫；

2.精確分析塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性，定量分析得到塔線體系的應力結構狀態方程數據，與精細化有限元塔線體系模型數據進行比對分析，獲得塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據，可進行結構抗冰能力分析和極限承載能力分析，實現輸電塔線體系極限承載能力分析，定位輸電線路抗冰能力薄弱的環節；

3.建立基于地域氣候特點的輸電線路塔線覆冰分布規律與覆冰量的預測數據、塔線體系在冰風載荷下的應力結構狀態方程數據，與輸電線路所屬區域的地理信息系統的數據進行信息交互，開發出了三維可視化的電網塔線體系抗冰預警系統。

4.依據本發明提供的技術方案，可制定出科學詳盡有效的輸電塔線體系抗冰改造建議書；制定輸電線路覆冰災害應急預案。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的輸電線路塔線體系覆冰預警系統原理示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種輸電線路塔線體系覆冰預警系統，其包括：

微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊、

基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊、

塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊、

塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊、

輸電線路所屬區域的地理信息系統、

中央處理系統；

微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊連接塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊

塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊連接塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊，

基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊、塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊分別連接中央處理系統，

輸電線路所屬區域的地理信息系統與中央處理系統連接。

中央處理系統連接顯示打印終端。

一種輸電線路塔線體系覆冰預警方法，其包括以下步驟：

依據塔桿結構的大變形及非線性特性、塔桿、導線及地線的耦合作用，建立微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模型經微地形、微氣象下輸電線路塔線體系有限元分析模塊分析后，將分析后的數據傳輸給塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊，塔線體系在不同運行工況下靜態及動態受力特性分析模塊模擬塔桿在不同運行工況下靜態及動態受力特性，定量分析得到塔線體系在冰風載荷下的應力結構狀態方程數據庫并存入塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫模塊，供中央處理系統調取，

獲取基于地域氣候特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的數據存入基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊中供中央處理系統調取，

中央處理系統從基于氣象預報信息和地形特點的輸電線路覆冰分布規律與覆冰量的預測模型數據庫模塊獲取的數據與塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫中的數據進行比對分析，獲取在微地形微氣象下的塔線體系的應力結構狀態數據，

中央處理系統依據輸電線路所屬區域的地理信息系統，確定輸電線路所屬區域內塔桿、導線冰風荷載信息及地理信息，生成基于地理信息的三維輸電線路塔線體系抗冰能力評估與預警系統，并進行顯示。

根據塔線體系在冰風荷載下的應力結構狀態方程數據庫，制定出詳盡的輸電塔線體系抗冰改造建議書；同時結合輸電塔線體系預警系統，利用最優化技術制定輸電線路覆冰災害應急預案。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。