輸電線路事故狀態(tài)下受力計算

1、沈陽航空航天大學課程設計任務書課程名稱 控制系統課程設計院（系） 自動化學院 專業(yè) 自動化班級。學號 20。學生姓名。課程設計題目 輸電線路事故狀態(tài)下受力計算課程設計時間 2015年12月15 日至 2014年12月 26 日 課程設計內容及要求：架空送電線路無跨越架不停電跨越架線時，為保護被跨越的運行電力 線，通常在跨越檔采用全封網或局部封網布置。文章針對跨越檔全封網布 置，且選用迪尼瑪繩作為承載索時，跨越檔應限制的檔距及跨越檔檔端鐵塔 應增加的高度進行計算分析，為跨越檔的設計參數選擇提出了建議。該系統 的特征為：可以在用戶界面輸入輸電線路參數?？梢杂嬎愠鏊栎旊娋€路參數。具體要求如下：根據

2、已有參數設計界面并調試成功。根據輸入的參數按照特定算法計算出結果。完成課程設計說明書。指導教師負責教師學生簽字年 月日年 月日年 月日沈陽航空航天大學課程設計（論文）題目輸電線路事故狀態(tài)下受力計算班 級 。學 號。學生姓名。指導教師。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 0.前言1 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 總體方案設計1 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 承載索張力和弧垂的計算方式42.1承載索的張力計算42.

3、2承載索弧垂的計算5 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 3軟件設計5聯合調試8 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 課設小結及進一步設想10 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 參考文獻10 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 附錄I 對應變量清單12附錄II源程序清單錯誤！未定義書簽。輸電線路事故狀態(tài)下受力計算。沈陽航空航天大學自動化學院摘要：架空送電線路無跨越架不停電跨越架線時，為保護被跨越的運行

4、電力線，通常在 跨越檔采用全封網或局部封網布置。本課設針對跨越檔全封網布置，且選用迪尼瑪繩作為 承載索時，跨越檔應限制的檔距及跨越檔檔端鐵塔應增加的高度進行計算分析，為跨越檔 的設計參數選擇提出了建議。關鍵字：不停電跨越架線；全封網布置；設計參數；跨越檔檔距；跨越檔檔端桿塔高度。0.前言隨著架空送電線路的迅猛發(fā)展，跨越運行電力線的情況越來越多。在許多情況下，運 行電力線路難以停電來滿足跨越架線要求。為了實現運行電力線不停電狀態(tài)下進行跨越架 線，經多年實踐，線路建設者們主要采取了 2種方法:一種是在運行電力線兩側或一側搭 設跨越架實施跨越架線;另一種方法是在跨越檔兩端桿塔上設置橫梁作為支承體，在

5、兩橫 梁間布置封網系統實施跨越架線。后一種方法簡稱為無跨越架不停電跨越架線。該方法由 于省去了設計和搭設跨越架工作，有利于運行電力線和跨越架線的安全，有利于保護跨越 檔自然環(huán)境，因此，近年來在送電線路架線中得到較多的應用。但是，后一種方法的應用 僅靠施工單位往往難以實施，特別需要建設和設計單位的協助配合，因為它要求跨越檔設 計參數滿足一定條件，即跨越檔檔距應盡量縮小，且跨越檔兩端桿塔應適當加高。無跨越架不停電跨越架線的封網系統有2種布置方式，一種為全封網布置，即發(fā)生導 線墜落（事故狀態(tài)）后由承載索均勻承擔其垂直荷載，另一種為局部封網布置，即發(fā)生導線 墜落后由局部長度的承載索承擔其垂直荷載。本課

6、設針對全封網布置，并且以迪尼瑪繩作承載索為基礎，研究跨越檔檔距及兩端桿 塔高度滿足無跨越架不停電跨越架線應達到的條件。1.總體方案設計在本次設計中承載索通過單輪滑車懸掛于跨越檔兩端鐵塔的橫梁上，其兩端通過鋼茲 繩及手扳葫蘆固定于地而，是一個具有兩種不同性能的懸索形成的三跨連續(xù)檔。根據靜態(tài) 模擬試驗結果分析，采取孤立檔進行張力及孤垂計算比較符合實際。承載索兩端的橫梁在 受力后可能產生微小變形，以導致承載索張力和孤垂的變化，為簡化計算，忽略此變形的 影響。承載索在安裝狀態(tài)和事故狀態(tài)，由于環(huán)境氣溫的不同及風荷載影響，可導致承載索 張力和孤垂的變化，為簡化計算，忽略氣溫變化和風荷載的影響。張力放線在正

7、常狀態(tài)時，如圖1中實線所代表的導線和承載索的位置。八表示張力 放線時的導線孤垂，fA表示承載索的安裝孤垂。展放導線時，應使導線與承載索間保持 適當間距，以避免導線和承載索磨擦損傷。在事故狀態(tài)下，主要是指導線展放中可能發(fā) 生突然跑線等，此時，牽引繩或導線會通過封頂網而壓在承載索上，本文以導線壓在承載 索上進行分析。事故狀態(tài)時的導線和承載索將由圖1中實線位置變化到虛線位置。一般情 況下，一相(直流線路為極)導線將有2條承載索馱住，受到導線重力的作用，承載索 的張力由H增大至H。承載索的弓瓜垂由匚變化為事故狀態(tài)下的弓瓜垂J。圖1跨越檔全封網布置的工作狀態(tài)跨越段張力放線施工設計主要包括兩個部分：跨越方

8、法的施工設計；放線方法的 施工設計?？缭椒啪€施工設計的基本原則：安全性。保障跨越放線安全是其施工設計的立足點和落腳點，安全性是其施工設計的 基本原則。經濟性。在保障跨越放線安全的前提下，施工設計應選擇較經濟的工藝方法。環(huán)保性。在保障跨越放線安全的前提下，應選擇有利于保護環(huán)境的工藝方法?？缭椒椒üに囋O計包括下列內容：選擇合理的跨越方法。選擇跨越方法應因地制宜，依據被跨越物的形狀、大小、高度， 交叉跨越處的地形條件、運輸條件，線路設計參數(塔高、檔距、交叉角等等因素選擇確 定。根據選擇的跨越方法進行平面和立面布置設計。對跨越系統進行力學性能和電氣性能驗算。對跨越架安裝方法進行驗算及選擇合適的工器具

9、。除應按普通張力放線施工選擇放線區(qū)段計算放線張力、選擇放線機具及平面布置設 計外，主要應對展放過渡引繩的方法進行設計，包括人工展放及飛行器展放、過渡引繩規(guī) 格的選擇等。樹立跨越架線是系統工程的新觀念?？缭椒啪€施工設計是系統工程一個組成部分。實 現跨越架線安全應是線路建設單位、運行單位、設計單位、施工單位及監(jiān)理單位的共同目 標。實現跨越架線的安全應由上述各單位共同努力，堅持以人為本的理念，各自采取有效 措施，協作配合，始終把跨越架線安全放在重要地位。例如，設計單位在線路選線、定位 等過程中應充分考慮跨越架線的可行性、安全性，跨越檔檔距應盡量小，跨越桿塔呼稱高 應高一些，交叉跨越角盡量接近90。等

10、，為跨越架線安全創(chuàng)造一個基礎條件。承載橫梁的懸掛方式。在新建線路跨越檔鐵塔上安裝通長式或分段式承載橫梁作為承 載索的定位裝置。為保證橫梁承受更大的下壓力，在橫梁兩端懸掛承載索滑車的上部懸吊 鋼絲繩固定在鐵塔主材上。對于不同的鐵塔型式，橫梁的懸吊方式略有不同。承載橫梁的 懸吊方式不意圖如圖2、圖3所示。圖2單回路緊湊型鐵塔承載橫梁懸吊方式示意圖圖3雙回路鐵塔承載橫梁懸吊方式示意圖2.承載索張力和弧垂的計算方式2.1承載索的張力計算X2X2W 2 SE cos3 巾H人22 SE cos3巾 日a 24H 2 S24H 2AS式中各項的含義為：Ha承載索的安裝張力，N/ mm 2 ；入一跨越檔的水

11、平檔距，m；0 一承載索單位長度的重力，N/m； E承載索的彈性模量，N/ mm2 ；S一承載索的凈截面面積，mm2 ；H 一事故狀態(tài)下承載索的張力，N/mm2 ；一事故狀態(tài)下承載索單位長度的重力，N/m； 中一跨越檔高差角。H的求解方法：令_ 日 12必 2ES cos3 巾_ a24H 2Ab _ b _ 12 2ES cos3 24將a，弋入下式可求解HS3， - 3. TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark38 o Current Document a 3 + (9b + ,81b2 + 12a 3b) +3； a 3+ (9b 81b2 + 12a 3b

12、) ,2322.2承載索弧垂的計算安裝狀態(tài)下承載索的孤垂f A為:處f _0a8HA人2S人2S8HSf _S3軟件設計通過visual 2010軟件進行編程，建立一個MFC項目，編輯界面，在界面輸入已知的 各個輸電線路的參數，然后點擊計算，算出需要求出的輸電線路參數。計算的程序在后臺 運行。3.1輸電線路參數計算軟件實現（1）用visual 2010編程，建立MFC窗口作為人機交互的中介。如圖4所示。待求參數:示例漏輯但清輸入以下釜數:款哉索安裝張力:沈陽航空航天大學課程設計論文事故狀態(tài)下的承載索張力：示伽蹬旌檔的水平檔拒:安裝狀態(tài)下承載索祇黃索單位長度的自重力:承載索的洋性模里:示例編輯植

13、事故狀態(tài)下款載索單位長度的重力:跨越檔廄載索晝掛點間的高差角:示例漏輯框示例漏輯框事故狀態(tài)下款載索的弧垂：示例漏輯框待求參數:示例漏輯但清輸入以下釜數:款哉索安裝張力:沈陽航空航天大學課程設計論文事故狀態(tài)下的承載索張力：示伽蹬旌檔的水平檔拒:安裝狀態(tài)下承載索祇黃索單位長度的自重力:承載索的洋性模里:示例編輯植事故狀態(tài)下款載索單位長度的重力:跨越檔廄載索晝掛點間的高差角:示例漏輯框示例漏輯框事故狀態(tài)下款載索的弧垂：示例漏輯框圖4 MFC窗口功能:利用用戶輸入的輸電線路參數來計算出特定的輸電線路的數據并顯示出來， 供用戶參考，省去人工計算的麻煩。計算程序:添加math.h頭文件以便調取算數函數，之

14、后利用算數函數實現各個 變量之間的計算，最后將所得的結果賦給其他變量并在MFC窗口上顯示。計算程序如下: void C 輸電線路參數計算 Dlg:OnBnClickedButton1()UpdateData(true);float ha=m_1;float l;l=m_2;l=pow(l,2);/L 的平方值float wo,wop;wo=m_3;wop=pow(wo,2);/wo 的平方值float e=m_4;float s=m_5;float ws,wsp;ws=m_7;wsp=pow(ws,2);/wo 的平方值float h=m_8;h=h* 3.1415926535898;h=h/

15、180;/輸入的角度換成孤度h=cos(h);/ 余弦值float x=pow(h,3);/x (高差角)為余弦值的立方 float a,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 2-5-3 float o,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);float hs;float li=0.3333333333333;h

16、s=(a+pow(o,li)+pow(t,li)/3;/公式 2-5-5float fa,fs;fa=(l*wo)/(8*ha);/安裝狀態(tài)下弓瓜垂fs=(l*ws)/(8*hs);事故狀態(tài)下孤垂m_9=hs;m_10=fa;m_11=fs;UpdateData(false); / TODO:在此添加控件通知處理程序代碼 3.2程序流程圖計算程序流程圖，如圖5所示：圖5計算程序流程圖4.聯合調試（1）首先使用visual 2010將編寫完成的程序運行，結果如圖6所示，可以看到，運 行程序后出現了一個人機交互界面，等待用戶輸入數據。圖6界面運行圖（2）之后用戶在界面輸入輸電線路相關數據，如圖7所

17、示。圖7數據輸入圖（3）入輸電線路相關數據后，點擊計算后將運行出相關結果，如圖8所示。圖8運行結果圖5.課設小結及進一步設想通過這次緊張的課程設計，我收獲頗多，每天面對著電腦，翻閱各種相關資料，體會 頗深。短暫的課設學習，有種意猶未盡之感，在這次課設中，加深了對C語言相關知識 的理解，之前的模棱兩可已經不存在，這種感覺很好。在課設開始的前期，也遇到了麻煩，比如說，由于未在頭文件中添加math.h頭文件 導致無法調用算數函數，使得程序運行出現錯誤。在解決問題的過程中，對于C語言的 原理與用法有了深刻的認知。由于時間緊促，自身水平有限，本論文還有許多部分未能詳細分析，建議在本計算 程序的基礎上添加

18、建立圖像模型的算法以便使用戶對輸電線路模型有更直觀的認知，此外 還可以添加保存運算結果的功能以使用戶保存符合預期的數據。參考文獻1李慶林.架空送電線路跨越放線施工工藝設計手冊.北京：中國電力出版社，2011.1 凌一朋，郭學聞.無跨越架不停電跨越架線的跨越檔設計參數選擇.南寧：電力建設期刊,2009.7李從剛.無跨越架不停電架線施工技術應用新方法.北京：北京航天航空大學出 版,2002. 5宦濤峰.試論輸電線路不停電跨越架線施工技術.北京交通大學出版社,2006.5王天鑫.分析索道式跨越送電線路的架線施工方法.光子學報，2001, 30(11)：1385-1388梁來先.電線路架線施工計算軟件

19、開發(fā)與應用.電力信息與通信技術,2015鐘暉，鐘旭，田寶余.送電線路工程預算土石方量計算軟件程序開發(fā)與應用.華北電力技術,2007楊王芳.利用架空索道完成特高壓輸電線路獼猴保護區(qū)內線路建設.上海電力,2010侯東紅，翟飛，劉建鋒.用于大高差輸電線路工程的架空索道驅動裝置研制.電力建設, 2012譚恢曾，譚曉天.電力電子技術在輸電領域的應用.湖南電力，2005附錄I對應變量清單承載索的安裝張力一一m_1跨越檔的水平檔距一一m_2承載索單位長度的重力一一m_3承載索的彈性模量一一m_4承載索的凈截面面積一一m_5事故狀態(tài)下承載索的張力一一m_6事故狀態(tài)下承載索單位長度的重力一一m_7跨越檔高差角一

20、一m_8事故狀態(tài)下的承載索張力一一m_9安裝狀態(tài)下的承載索張力m_10事故狀態(tài)下承載索的孤垂一一m_11附錄II源程序清單/輸電線路參數計算Dlg.cpp :實現文件/#include stdafx.h”#include /添加頭文件實現算數函數的調用#include 輸電線路參數計算.h#include 輸電線路參數計算Dlg.h#include afxdialogex.h”#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#endif/用于應用程序“關于”菜單項的CAboutDlg對話框class CAboutDlg : public CDialogEx(public:C

21、AboutDlg();/對話框數據enum ( IDD = IDD_ABOUTBOX );protected:virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); / DDX/DDV 支持/ 實現protected:DECLARE_MESSAGE_MAP();CAboutDlg:CAboutDlg() : CDialogEx(CAboutDlg:IDD)(void CAboutDlg:DoDataExchange(CDataExchange* pDX)(CDialogEx:DoDataExchange(pDX);BEGIN_MESSAGE_MAP(C

22、AboutDlg, CDialogEx)END_MESSAGE_MAP()/ C輸電線路參數計算Dlg對話框C輸電線路參數計算Dlg:C輸電線路參數計算Dlg(CWnd* pParent /*二NULL*/):CDialogEx(C 輸電線路參數計算 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 = 0.0

23、f;void C 輸電線路參數計算 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

24、, 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 輸電線路參數計算 Dlg, CDialogEx)ON_WM_SYSCOMMAND()ON_WM

25、_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, &C 輸電線路參數計算 Dlg:OnBnClickedButton1)ON_BN_CLICKED(IDOK, &C 輸電線路參數計算 Dlg:OnBnClickedOk)END_MESSAGE_MAP()/ C輸電線路參數計算Dlg消息處理程序BOOL C輸電線路參數計算Dlg:OnInitDialog()(CDialogEx:OnInitDialog();/將“關于.”菜單項添加到系統菜單中。/ IDM_ABOUTBOX必須在系統命令范圍內。ASSERT(IDM_ABOUTBOX

26、& 0 xFFF0) = IDM_ABOUTBOX);ASSERT(IDM_ABOUTBOX AppendMenu(MF_SEPARATOR);pSysMenu-AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu);/設置此對話框的圖標。當應用程序主窗口不是對話框時，框架將自動/執(zhí)行此操作一SetIcon(m_hIcon, TRUE);/ 設置大圖標SetIcon(m_hIcon, FALSE); / 設置小圖標/ TODO:在此添加額外的初始化代碼return TRUE; /除非將焦點設置到控件，否則返回TRUEvoid C 輸電線路參數計算 D

27、lg:OnSysCommand(UINT nID, LPARAM IParam)(if (nID & 0 xFFF0) = IDM_ABOUTBOX)(CAboutDlg dlgAbout;dlgAbout.DoModal();else(CDialogEx:OnSysCommand(nID, lParam);/如果向對話框添加最小化按鈕，則需要下面的代碼/來繪制該圖標。對于使用文檔/視圖模型的MFC應用程序，/這將由框架自動完成。void C輸電線路參數計算Dlg:OnPaint()(if (IsIconic()(CPaintDC dc(this); /用于繪制的設備上下文SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, reinterpret_cast(dc.GetSafeHdc(), 0);/使圖標在工作區(qū)矩形中居中int cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);CRect rect;GetClientRect(&rect);int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;/繪制圖標dc.DrawI