输电线路事故状态下受力计算

沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称控制系统课程设计院（系）自动化学院专业自动化班级。。。。。学号20。。。。。。。。学生姓名。。。。。课程设计题目输电线路事故状态下受力计算课程设计时间2015年12月15日至2014年12月26日课程设计内容及要求：架空送电线路无跨越架不停电跨越架线时，为保护被跨越的运行电力线，通常在跨越档采用全封网或局部封网布置。文章针对跨越档全封网布置，且选用迪尼玛绳作为承载索时，跨越档应限制的档距及跨越档档端铁塔应增加的高度进行计算分析，为跨越档的设计参数选择提出了建议。该系统的特征为：★可以在用户界面输入输电线路参数。★可以计算出所需输电线路参数。具体要求如下：1.根据已有参数设计界面并调试成功。2.根据输入的参数按照特定算法计算出结果。3.完成课程设计说明书。指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日沈阳航空航天大学课程设计（）题目输电线路事故状态下受力计算班级。。。。学号。。。。。。。学生姓名。。。指导教师。。。目录0.前言 11.总体设计 12.承载索张力和弧垂的计算方式 42.1承载索的张力计算 42.2承载索弧垂的计算 53软件设计 54.联合调试 85.课设小结及进一步设想 10参考文献 10附录I对应变量 12附录II源程序清单 13输电线路事故状态下受力计算。。。沈阳航空航天大学自动化学院摘要：架空送电线路无跨越架不停电跨越架线时，为保护被跨越的运行电力线，通常在跨越档采用全封网或局部封网布置。本课设针对跨越档全封网布置，且选用迪尼玛绳作为承载索时，跨越档应限制的档距及跨越档档端铁塔应增加的高度进行计算分析，为跨越档的设计参数选择提出了建议。关键字：不停电跨越架线；全封网布置；设计参数；跨越档档距；跨越档档端杆塔高度。0.前言随着架空送电线路的迅猛发展，跨越运行电力线的情况越来越多。在许多情况下，运行电力线路难以停电来满足跨越架线要求。为了实现运行电力线不停电状态下进行跨越架线，经多年实践，线路建设者们主要采取了2种方法:一种是在运行电力线两侧或一侧搭设跨越架实施跨越架线;另一种方法是在跨越档两端杆塔上设置横梁作为支承体，在两横梁间布置封网系统实施跨越架线。后一种方法简称为无跨越架不停电跨越架线。该方法由于省去了设计和搭设跨越架工作，有利于运行电力线和跨越架线的安全，有利于保护跨越档自然环境，因此，近年来在送电线路架线中得到较多的应用。但是，后一种方法的应用仅靠单位往往难以实施，特别需要建设和设计单位的协助配合，因为它要求跨越档设计参数满足一定条件，即跨越档档距应尽量缩小，且跨越档两端杆塔应适当加高。无跨越架不停电跨越架线的封网系统有2种布置方式，一种为全封网布置，即发生导线坠落(事故状态)后由承载索均匀承担其垂直荷载，另一种为局部封网布置，即发生导线坠落后由局部长度的承载索承担其垂直荷载。本课设针对全封网布置，并且以迪尼玛绳作承载索为基础，研究跨越档档距及两端杆塔高度满足无跨越架不停电跨越架线应达到的条件。1.总体方案设计在本次设计中承载索通过单轮滑车悬挂于跨越档两端铁塔的横梁上，其两端通过钢兹绳及手扳葫芦固定于地而，是一个具有两种不同性能的悬索形成的三跨连续档。根据静态模拟试验结果分析，采取孤立档进行张力及弧垂计算比较符合实际。承载索两端的横梁在受力后可能产生微小变形，以导致承载索张力和弧垂的变化，为简化计算，忽略此变形的影响。承载索在安装状态和事故状态，由于环境气温的不同及风荷载影响，可导致承载索张力和弧垂的变化，为简化计算，忽略气温变化和风荷载的影响。张力放线在正常状态时，如图1中实线所代表的导线和承载索的位置。表示张力放线时的导线弧垂,表示承载索的安装弧垂。展放导线时，应使导线与承载索间保持适当间距，以避免导线和承载索磨擦损伤。在事故状态下，主要是指导线展放中可能发生突然跑线等，此时，牵引绳或导线会通过封顶网而压在承载索上，本文以导线压在承载索上进行分析。事故状态时的导线和承载索将由图1中实线位置变化到虚线位置。一般情况下，一相（直流线路为极）导线将有2条承载索驮住，受到导线重力的作用，承载索的张力由增大至。承载索的弧垂由变化为事故状态下的弧垂。图1跨越档全封网布置的工作状态跨越段张力放线施工设计主要包括两个部分：①跨越方法的施工设计；②放线方法的施工设计。跨越放线施工设计的基本原则:(1)安全性。保障跨越放线安全是其施工设计的立足点和落脚点，安全性是其施工设计的基本原则。(2)经济性。在保障跨越放线安全的前提下，施工设计应选择较经济的工艺方法。(3)环保性。在保障跨越放线安全的前提下，应选择有利于保护环境的工艺方法。跨越方法工艺设计包括下列内容：(1)选择合理的跨越方法。选择跨越方法应因地制宜，依据被跨越物的形状、大小、高度，交叉跨越处的地形条件、运输条件，线路设计参数(塔高、档距、交叉角等)等因素选择确定。(2)根据选择的跨越方法进行平面和立面布置设计。(3)对跨越系统进行力学性能和电气性能验算。(4)对跨越架安装方法进行验算及选择合适的工器具。除应按普通张力放线施工选择放线区段计算放线张力、选择放线机具及平面布置设计外，主要应对展放过渡引绳的方法进行设计，包括人工展放及飞行器展放、过渡引绳规格的选择等。树立跨越架线是系统工程的新观念。跨越放线施工设计是系统工程一个组成部分。实现跨越架线安全应是线路建设单位、运行单位、设计单位、施工单位及监理单位的共同目标。实现跨越架线的安全应由上述各单位共同努力，坚持以人为本的理念，各自采取有效措施，协作配合，始终把跨越架线安全放在重要地位。例如，设计单位在线路选线、定位等过程中应充分考虑跨越架线的可行性、安全性，跨越档档距应尽量小，跨越杆塔呼称高应高一些，交叉跨越角尽量接近90。等，为跨越架线安全创造一个基础条件。承载横梁的悬挂方式。在新建线路跨越档铁塔上安装通长式或分段式承载横梁作为承载索的定位装置。为保证横梁承受更大的下压力，在横梁两端悬挂承载索滑车的上部悬吊钢丝绳固定在铁塔主材上。对于不同的铁塔型式，横梁的悬吊方式略有不同。承载横梁的悬吊方式不意图如图2、图3所示。图2单回路紧凑型铁塔承载横梁悬吊方式示意图图3双回路铁塔承载横梁悬吊方式示意图2.承载索张力和弧垂的计算方式2.1承载索的张力计算承载索有两种工作状态，一种为安装工作状态(即空载状态)，另一种为导线事故状态。两种状态下有不同的张力和弧垂。当已知安装状态的张力求解事故状态张力时，可采用简化的导线状态方程式，即简化的斜抛物线方程式:式中各项的含义为：—承载索的安装张力，N/；λ—跨越档的水平档距，m；—承载索单位长度的重力，N/m；E—承载索的弹性模量，N/；S—承载索的净截面面积，；—事故状态下承载索的张力，N/；—事故状态下承载索单位长度的重力，N/m；φ—跨越档高差角。的求解方法：令将a，b代入下式可求解2.2承载索弧垂的计算安装状态下承载索的弧垂为：事故状态下承载索的弧垂为：3软件设计通过visual2010软件进行编程，建立一个MFC项目，编辑界面，在界面输入已知的各个输电线路的参数，然后点击计算，算出需要求出的输电线路参数。计算的程序在后台运行。3.1输电线路参数计算软件实现（1）用visual2010编程，建立MFC窗口作为人机交互的中介。如图4所示。图4MFC窗口（2）功能:利用用户输入的输电线路参数来计算出特定的输电线路的数据并显示出来，供用户参考，省去人工计算的麻烦。（3）计算程序:添加<math.h>头文件以便调取算数函数，之后利用算数函数实现各个变量之间的计算，最后将所得的结果赋给其他变量并在MFC窗口上显示。计算程序如下：voidC输电线路参数计算Dlg::OnBnClickedButton1(){ UpdateData(true); floatha=m_1;floatl;l=m_2;l=pow(l,2);//L的平方值floatwo,wop;wo=m_3;wop=pow(wo,2);//wo的平方值floate=m_4;floats=m_5;floatws,wsp;ws=m_7;wsp=pow(ws,2);//wo的平方值floath=m_8;h=h*3.1415926535898;h=h/180;//输入的角度换成弧度h=cos(h);//余弦值floatx=pow(h,3);//x（高差角）为余弦值的立方floata,b,n,m;n=l*wop*e*s*x;m=24*pow(ha,2);a=n/m;a=(ha-a);//公式2-5-2b=((l*wsp*e*s*x)/24);//公式2-5-3floato,p,q,r,t;r=(81*pow(b,2)+12*pow(a,3)*b);r=sqrt(r);//平方根o=(9*b+r)*3/2+pow(a,3);t=(9*b-r)*3/2+pow(a,3);floaths;floatli=0.3333333333333;hs=(a+pow(o,li)+pow(t,li))/3;//公式2-5-5floatfa,fs;fa=((l*wo)/(8*ha));//安装状态下弧垂fs=((l*ws)/(8*hs));//事故状态下弧垂m_9=hs;m_10=fa;m_11=fs;UpdateData(false);//TODO:在此添加控件通知处理程序代码}3.2程序图计算程序流程图，如图5所示：图5计算程序流程图4.联合调试（1）首先使用visual2010将编写完成的程序运行，结果如图6所示，可以看到，运行程序后出现了一个人机交互界面，等待用户输入数据。图6界面运行图（2）之后用户在界面输入输电线路相关数据，如图7所示。图7数据输入图（3）入输电线路相关数据后，点击计算后将运行出相关结果，如图8所示。图8运行结果图5.课设小结及进一步设想通过这次紧张的课程设计，我收获颇多，每天面对着电脑，翻阅各种相关资料，体会颇深。短暂的课设学习，有种意犹未尽之感，在这次课设中，加深了对C语言相关知识的理解，之前的模棱两可已经不存在，这种感觉很好。在课设开始的前期，也遇到了麻烦，比如说，由于未在头文件中添加<math.h>头文件导致无法调用算数函数，使得程序运行出现错误。在解决问题的过程中，对于C语言的原理与用法有了深刻的认知。由于时间紧促，自身水平有限，本论文还有许多部分未能详细分析，建议在本计算程序的基础上添加建立图像模型的算法以便使用户对输电线路模型有更直观的认知，此外还可以添加保存运算结果的功能以使用户保存符合预期的数据。参考文献[1]李庆林.架空送电线路跨越放线施工工艺设计手册.北京:中国电力出版社,2011.1[2]凌一朋,郭学闻. 无跨越架不停电跨越架线的跨越档设计参数选择.南宁:电力建设期刊,2009.7[3]李从刚.无跨越架不停电架线施工技术应用新方法.北京:北京航天航空大学出版,2002.5[4]宦涛峰.试论输电线路不停电跨越架线施工技术.北京交通大学出版社,2006.5[5]王天鑫．分析索道式跨越送电线路的架线施工方法．光子学报，2001，30(11)：1385-1388[6]梁来先.电线路架线施工计算软件开发与应用 .《电力信息与通信技术》,2015 [7]钟晖，钟旭，田宝余 .送电线路工程预算土石方量计算软件程序开发与应用. 华北电力技术, 2007[8]杨王芳.利用架空索道完成特高压输电线路猕猴保护区内线路建设 .上海电力 ,2010 [9]侯东红，翟飞，刘建锋.用于大高差输电线路工程的架空索道驱动装置研制.电力建设, 2012 [10]谭恢曾，谭晓天.电力电子技术在输电领域的应用.湖南电力，2005附录I对应变量清单承载索的安装张力——m_1跨越档的水平档距——m_2承载索单位长度的重力——m_3承载索的弹性模量——m_4承载索的净截面面积——m_5事故状态下承载索的张力——m_6事故状态下承载索单位长度的重力——m_7跨越档高差角——m_8事故状态下的承载索张力——m_9安装状态下的承载索张力——m_10事故状态下承载索的弧垂——m_11附录II源程序清单//输电线路参数计算Dlg.cpp:实现文件//#include"stdafx.h"#include<math.h>//添加<math.h>头文件实现算数函数的调用#include"输电线路参数计算.h"#include"输电线路参数计算Dlg.h"#include"afxdialogex.h"#ifdef_DEBUG#definenewDEBUG_NEW#endif//用于应用程序“关于”菜单项的CAboutDlg对话框classCAboutDlg:publicCDialogEx{public: CAboutDlg();//对话框数据 enum{IDD=IDD_ABOUTBOX}; protected: virtualvoidDoDataExchange(CDataExchange*pDX);//DDX/DDV支持//实现protected: DECLARE_MESSAGE_MAP()};CAboutDlg::CAboutDlg():CDialogEx(CAboutDlg::IDD){}voidCAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){ CDialogEx::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg,CDialogEx)END_MESSAGE_MAP()//C输电线路参数计算Dlg对话框C输电线路参数计算Dlg::C输电线路参数计算Dlg(CWnd*pParent/*=NULL*/) :CDialogEx(C输电线路参数计算Dlg::IDD,pParent){ m_hIcon=AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); m_1=0.0f; m_2=0.0f; m_3=0.0f; m_4=0.0f; m_5=0.0f; m_7=0.0f; m_8=0.0f; m_9=0.0f; m_10=0.0f; m_11=0.0f;}voidC输电线路参数计算Dlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){ CDialogEx::DoDataExchange(pDX); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT1,m_1); //DDX_Control(pDX,IDC_EDIT2,m_2); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT2,m_2); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT3,m_3); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT4,m_4); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT5,m_5); //DDX_Control(pDX,IDC_EDIT6,m_7); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT6,m_7); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT7,m_8); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT8,m_9); //DDX_Control(pDX,IDC_EDIT9,m_10); //DDX_Control(pDX,IDC_EDIT10,m_11); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT9,m_10); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT10,m_11);}BEGIN_MESSAGE_MAP(C输电线路参数计算Dlg,CDialogEx) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1,&C输电线路参数计算Dlg::OnBnClickedButton1) ON_BN_CLICKED(IDOK,&C输电线路参数计算Dlg::OnBnClickedOk)END_MESSAGE_MAP()//C输电线路参数计算Dlg消息处理程序BOOLC输电线路参数计算Dlg::OnInitDialog(){ CDialogEx::OnInitDialog(); //将“关于...”菜单项添加到系统菜单中。 //IDM_ABOUTBOX必须在系统命令范围内。 ASSERT((IDM_ABOUTBOX&0xFFF0)==IDM_ABOUTBOX); ASSERT(IDM_ABOUTBOX<0xF000); CMenu*pSysMenu=GetSystemMenu(FALSE); if(pSysMenu!=NULL) { BOOLbNameValid; CStringstrAboutMenu; bNameValid=strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX); ASSERT(bNameValid); if(!strAboutMenu.IsEmpty()) { pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR); pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING,IDM_ABOUTBOX,strAboutMenu); } } //设置此对话框的图标。当应用程序主窗口不是对话框时，框架将自动 //执行此操作 SetIcon(m_hIcon,TRUE); //设置大图标 SetIcon(m_hIcon,FALSE); //设置小图标 //TODO:在此添加额外的初始化代码 returnTRUE;//除非将焦点设置到控件，否则返回TRUE}voidC输电线路参数计算Dlg::OnSysCommand(UINTnID,LPARAMlParam){ if((nID&0xFFF0)==IDM_ABOUTBOX) { CAboutDlgdlgAbout; dlgAbout.DoModal(); } else { CDialogEx::OnSysCommand(nID,lParam); }}//如果向对话框添加最小化按钮，则需要下面的代码//来绘制该图标。对于使用文档/视图模型的MFC应用程序，//这将由框架自动完成。voidC输电线路参数计算Dlg::OnPaint(){ if(IsIconic()) { CPaintDCdc(this);//用于绘制的设备上下文 SendMessage(WM_ICONERASEBKGND,reinterpret_cast<WPARAM>(dc.GetSafeHdc()),0); //使图标在工作区矩形中居中 intcxIcon=GetSystemMetrics(SM_CXICON); intcyIcon=GetSystemMetrics(SM_CYICON); CRectrect; GetClientRect(&rect); intx=(rect.Width()-cxIcon+1)/2; inty=(rect.Height()-cyIcon+1)/2; //绘制图标 dc.DrawIcon(x,y,m_hIcon); } else { CDialogEx::OnPaint(); }}//当用户拖动最小化窗口时系统调用此函数取得光标//显示。HCURSORC输电线路参数计算Dlg::OnQueryDragIcon(){ returnstatic_cast<HCURSOR>(m_hIcon);}voidC输电线路参数计算Dlg::OnBnClickedButton1(){ UpdateData(true); floatha=m_1;floatl;l=m_2;l=pow(l,2);//L的平方值floatwo,wop;wo=m_3;wop=pow(wo,2);//wo的平方值floate=m_4;floats=m_5;floatws,wsp;ws=m_7;wsp=pow(ws,2);//wo的平方值floath=m_8;h=h*3.1415926535898;h=h/180;//输入的角度换成弧度h=cos(h);//余弦值floatx=pow(h,3);//x（高差角）为余弦值的立方floata,b,n,m;n=l*wop*e*s*x;m=24*pow(ha,2);a=n/m;a=(ha-a);//公式2-5-2b=((l*wsp*e*s*x)/24);//公式2-5-3floato,p,q,r,t;r=(81*pow(b,2)+12*pow(a,3)*b);r=sqrt(r);//平方根o=(9*b+r)*3/2+pow(a,3);t=(9*b-r)*3/2+pow(a,3);floaths;floatli=0.3333333333333;hs=(a+pow(o,li)+pow(t,li))/3;//公式2-5-5floatfa,fs;fa=((l*wo)/(8*ha));//安装状态下弧垂fs=((l*ws)/(8*hs));//事故状态下弧垂m_9=hs;m_10=fa;m_11=fs;UpdateData(false);//TODO:在此添加控件通知处理程序代码}voidC输电线路参数计算Dlg::OnBnClickedOk(){ //TODO:在此添加控件通知处理程序代码 CDialogEx::OnOK();}