輸電線路舞動特征參數(shù)及風載荷識別方法研究.pdf

1、輸電線路舞動的特征是研究舞動防治技術(shù)的基礎(chǔ)。研究舞動特征的方法主要有理論分析、數(shù)值模擬和試驗線路現(xiàn)場觀測等。關(guān)于舞動的理論和數(shù)值模擬研究成果已有不少，但由于覆冰和風場等因素的不確定性，利用實際或真型試驗線路觀測研究舞動已成為重要手段。如何利用實際或試驗線路舞動過程中的實測數(shù)據(jù)識別線路的舞動特征，是一個急需解決的關(guān)鍵問題。另一方面，輸電線路在風載荷作用下可能發(fā)生風偏、微風振動、尾流誘發(fā)馳振和舞動等現(xiàn)象，因而確定作用于輸電導線上的風載是認識

2、和解決這些問題的關(guān)鍵。由于作用于線路上的風場為分布隨機載荷，且導線在運動過程中所受的氣動力涉及流固耦合問題，要進行直接測量目前存在很大的困難，因而研究利用導線在風荷載作用下的響應(yīng)，通過反演技術(shù)識別風載荷的方法是又一個急需解決的關(guān)鍵問題。
　　本論文首先給出了我國河南尖山真型試驗輸電線路兩個典型舞動事件發(fā)生時，測點的位移時程和風速觀測點的風速時程。通過對位移和風速時程進行頻譜分析，結(jié)合試驗線路段固有頻率和模態(tài)的有限元計算結(jié)果，表明實

3、際風場中線路發(fā)生舞動時，導線的運動除了自激振動外，還應(yīng)該包含低頻的陣風響應(yīng)。由于自激響應(yīng)和陣風響應(yīng)的特征不同，有必要對線路發(fā)生舞動時的自激振動特征和陣風響應(yīng)特征進行識別，為有效的舞動防治技術(shù)的研究提供必要的基礎(chǔ)。
　　為此，結(jié)合隨機減量法和特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法（RDM-ERA）對真型試驗線路實際舞動事件的特征參數(shù)進行識別。利用MATLAB編寫了參數(shù)識別軟件，并用梁振動實驗驗證了方法和軟件的正確性。利用記錄的舞動位移時程響應(yīng)，識別出了自

4、激響應(yīng)的頻率、模態(tài)和凈阻尼比。對識別出的特征參數(shù)進行分析表明，兩舞動事件的自激振動以面內(nèi)垂直振動為主，主振動頻率對應(yīng)于面內(nèi)低階固有頻率；識別出的凈阻尼比出現(xiàn)負值，這是由于凈阻尼包括結(jié)構(gòu)阻尼和氣動阻尼，氣動阻尼為負阻尼所致。根據(jù)隨機減量法的原理，得到的隨機減量函數(shù)為非受迫振動響應(yīng)信號，因而不能識別陣風響應(yīng)參數(shù)。然而，采用 RDM-ERA方法，可以同時識別出自激響應(yīng)中能量占優(yōu)和較弱的模態(tài)特征參數(shù)。
　　由于 RDM-ERA方法不能識別

5、陣風響應(yīng)特征參數(shù)，進而結(jié)合自然激勵技術(shù)和特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法（NExT-ERA）對真型試驗線路實際舞動事件的特征參數(shù)進行識別。編寫了參數(shù)識別軟件，并用梁振動對軟件進行了驗證。對舞動發(fā)生時的參數(shù)識別結(jié)果表明，除了自激振動響應(yīng)特征參數(shù)外，利用該方法還識別出了對應(yīng)于風荷載受迫振動的響應(yīng)特征，包括遠小于線路固有頻率的低頻響應(yīng)和結(jié)構(gòu)阻尼比。然而，與 RDM-ERA方法相比，NExT-ERA方法可能漏掉自激響應(yīng)中能量較弱的模態(tài)特征參數(shù)。通過對兩種特征參

6、數(shù)識別方法的原理和識別結(jié)果進行比較表明，兩種方法各有所長，建議在舞動特征參數(shù)識別中同時使用該兩種方法。
　　提出一種基于有限元模型和準均勻 B樣條基函數(shù)分解技術(shù)的一維結(jié)構(gòu)分布動載荷時域識別方法。利用MATLAB編寫載荷識別軟件，為驗證該方法及軟件的正確性，利用數(shù)值仿真方法，對受空間分布動載荷的簡支梁振動問題進行了載荷識別，并通過仿真試驗研究了噪聲對分布動載荷識別的影響。
　　在此基礎(chǔ)上，基于分段clamped B樣條曲面的概