面向复杂工况的输电线路安全评价研究与软件开发毕业论文.doc

面向复杂工况的输电线路安全评价研究与软件开发 目 录 III Abstract IV 第一章 绪论 3 1.1 研究背景 3 1.2 课题研究的主要内容 4 1.3 课题研究的意义 5 1.4 课题创新点与难点 6 1.5 技术架构和论文章节安排 7 第二章 复杂工况条件下线路力学计算 9 2.1 架空输电线路的组成 9 2.2 复杂工况下线路力学建模与计算过程 12 2.3 相关力学计算公式推导 14 2.4 复杂工况下部件应力计算实例 19 第三章 模糊评价法在部件实际机械强度求解中的应用 23 3.1 模糊评价法综述 23 3.2 评价指标体系的建立 24 3.3 评价因素集和评价标准、评价集的确立 25 3.4 通用隶属函数模型的建立 29 3.5 评价实例 30 第四章 软件设计与实现 34 4.1 开发平台介绍 34 4.2 软件总体设计及算法流程 35 4.3 安全评价计算界面设计及成果演示 40 第五章 总结与展望 48 5.1 总结 48 5.2 展望 49 致谢 50 参考文献 51 附录1 外文资料翻译 53 附录2 导线力学基本计算 63 附录3 杆塔力学基本计算 82 附录4 铁塔结构尺寸图 96 附录5 Q235钢a类界面轴心受压构件的稳定系数 97 附录6 原程序代码 98  第一章 绪论 研究背景 随着国民经济的持续快速增长，我国电力工业发展迅速。根据“西电东送、南水北调、全国联网”的战略部署，远距离、大容量输电线路的建设势在必行。为满足大容量、长距离输电的送电需求，系统运行电压等级也在不断提高，网络规模也在不断扩大，我国已经形成了6个跨省的大型区域电网，即东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网。为实现资源优化配置，在六大区域电网的基础上展开了全国联网的工作。目前全国除新疆、西藏、海南和台湾以外，将全部运行在全国交直流联合电网中，形成全国联网的基本框架这输电线路运行安全提出了更高的要求我国电网正处于快速、健康、持续发展的新时期。然而，面临的挑战与风险在与日俱增，极端自然灾害、人为外力破坏等严重威胁线路安全。我国幅员辽阔，输电线路输送距离长、塔架高、大量穿越深山大河，甚至是无人区，自然条件复杂多变线路安全事故大多机械力学原因造成。虽然在新线路规划设计中，已按一定工况条件设置安全系数，在一定程度保证线路的长期安全运行。但实际运行工况复杂且，线路本体部件因老化劣化，实际机械强度会发生下降，因此输电线路安全事故仍时有发生。以输电线路冰灾为例，仅2005年春节期间，在湖南、湖北以及重庆酋阳地区，由于连日持续大范围雨雪天气，出现了50年来最严重的冰灾，输电线路大面积覆冰，导致一些输电铁塔不堪重负而倒塔断线，如图1.1所示，使电力设施遭到毁灭性破坏，17条供电线路陷于瘫痪，影响生活和生产长达一个多月。 图1.1线路倒塔2008年1月中旬,我国南方大部分地区出现强烈的低温雨雪凝冻天气，造成包括500 kV主干线在内的数千条电力线路损坏，线路断线，金具断裂，杆塔弯折倒塌，人员上塔抢修引起二次事故甚至人员伤亡。针对这次冰雪灾害引起的大面积事故，：既有线路设计标准偏低，导线及杆塔老化致强度降低，建立这一体系的关键极端灾害、人为外力破坏本设计首次提出，通过输电线路部件运行应力与部件实际机械强度，进行线路安全评价，并将理论方法软件实现，实现零硬件成本、无环境制约、可复用所有在运行输电线路的安全评价系统。1.2 课题研究的主要内容 本课题基于已投运输电线路的参数数据，通过设定不同的气象条件及附加荷载条件（包括检修荷载荷载），杆塔、导线、线夹和绝缘子串在组合条件下的基于部件的计算强度，结合线路的投运时间及长期所处气象区等环境，应用模糊数学方法。以上述研究为基础，开发面向复杂工况的输电线路安全评价软件。具体研究工作如下： （1）线路管理信息，参数材料数据库的建立。本课题针对已投运线路，需要在软件中建立既有线路台帐信息。对不同电压等级输电线路而言，其所使用的杆塔形式、基础形式、杆塔的呼称高度、导地线、绝缘子串、金具、导线分裂数、污秽等级、土壤条件等都不同，进而相对应的相关参数也不相同，计算方法和状况类型有着很大区别，基础数据库的建立对于软件的开发有着基础性的作用。 （2）架空输电线路所面向的复杂工况的设定。研究线路各组成部件运行特点，结合实际运行时可能发生的线路故障原因，分析相应内在关系，进行合理分类组合，逼近实际可能发生的复杂工况。 （3）输电线路各的力学计算。计算得出此工况下导线、杆塔、绝缘子和线夹承受应力。 （4）的模糊。应用模糊集合论方法求解线路部件实际强度，确立评判指标体系及各指标的权重，构建评价因素集及因素隶属度。分析长期运行数据，并根据专家经验建立隶属函数初值，并通过多次训练逼