(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111371726.2 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 国网河北省电力有限公司保定供电 分公司 地址 071000 河北省保定市阳光北 大街138 号 申请人 国网河北省电力有限公司 　 国家电网有限公司 　 华北电力大 学 （保定） (72)发明人 刘景立　牛卓博　李勇　柴小亮　 徐松晓　杨超　赵振华　安利强　 朱之健　 (74)专利代理 机构 北京华际知识产权代理有限 公司 11676 代理人 施欢权(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种融合现场实测数据的输电塔线体系动 力学计算系统 (57)摘要 本发明公开了一种融合现场实测数据的输 电塔线体系动力学计算系统， 包括： 数据采集模 块、 有限元仿真模块和参数调整模块。 本发明中， 解决了已有文献、 设计资料与现场实际情况之间 有出入的问题， 使得有限元模型中的阻尼 系数更 能反映实际阻尼， 使 得模型中的阻尼系数根据监 测数据的变化而变化， 克服了气动阻尼受风速、 风场特征等时变外部条件影 响的难点， 令有限元 模型的阻尼系数与实际气动阻尼更为接近， 输电 塔线体系动态响应计算结果更加准确， 克服了气 动阻尼形成机理复杂的特点、 解决了现有的监测 手段难以覆盖监测所有与气动阻尼值相关的环 境因素这一难题， 克服了 现有监测手段覆盖位置 较少的缺点， 其结果更全面， 便于进行输电线路 整体运行状态的评估。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114297886 A 2022.04.08 CN 114297886 A 1.一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其特征在于， 包括： 数据采 集模块、 有限元仿真模块和参数调整模块,所述数据采集模块包括线路响应监测单元、 数据 处理单元、 数据存储单元和数据传输单元； 所述有限元仿真模块包括塔线体系模型建立单 元和结构动力学分析 单元； 及所述 参数调整模块包括 误差检验单 元和优化 求解单元； 所述线路响应监测单元的输出端与 数据处理单元的输入端单向电性连接， 所述数据处 理单元的输出端与数据处理单元的输入端 单向电性连接， 所述数据处理单元的输出端与数 据传输单 元的输入端单向电性连接； 所述误差检验单 元的输出端与优化 求解单元的输入端单向电性连接； 所述塔线体系模型建立单 元的输出端与结构动力学分析 单元的输入端单向电性连接； 所述数据采集模块的输出端与参数调整模块的输入端单向电性连接， 所述参数调 整模 块的输出端与有限元仿 真模块的输入端单向电性连接， 所述数据采集模块的输出端与有限 元仿真模块的输入端单向电性连接 。 2.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述线路 响应监测单 元具有导线张力监测 和塔身构件应力监测功能。 3.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述数据处 理单元具有异常数据剔除功能。 4.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述数据存 储单元具有暂时保存监测数据功能。 5.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述数据传输单 元具有远距离传输监测数据功能。 6.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述塔线体系模型建立单元具有根据输电线路设计参数等建立塔 ‑线体系有限 元模型的功能， 建立的模型 数据传递给 结构动力学分析 单元， 作为动力学分析的基础。 7.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述结构动力学分析单元具有利用塔 ‑线体系有限元模型， 求解计算输电线路动 态响应的功能。 结果数据传递给参数调整模块。 8.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述 误差检验单 元具有误差计算、 误差与预设值对比功能。 9.根据权利要求1所述的一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 其 特征在于， 所述优化 求解单元为计算模块。 10.根据权利要求1 ‑9任一项所述的一种 融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计 算系统， 其特 征在于， 包括如下步骤； 步骤一、 根据输电线路设计资料， 建立线路塔 ‑线体系有限元模型； 步骤二、 采用模型进行仿真计算， 并将仿真计算结果进行对比， 得到综合误差， 综合误 差的定义 为仿真值与测量 值作差； 步骤三、 依据综合 误差， 并使用参数计算输电线路塔线体系结构所有部位的动态响应。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114297886 A 2一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统 技术领域 [0001]本发明涉及输电线路计算领域， 尤其是一种融合现场实测数据的输电塔线体系动 力学计算系统。 背景技术 [0002]现有的硬件设备和技术手段可以实现对输电线路导线张力、 构件应力的实时监 测， 但是受限于现有的技术条件， 无法实现对输电线路所有构件的实时监测， 而输电线路中 一个构件的失效就可能造成严重的事故， 要掌握输电线路中所有构件的状态， 还需要计算 机仿真技术的帮助， 在输电线路仿 真分析领域， 有限元方法已经得到广泛应用， 建立输电线 路塔线体系有限元模型、 使用有限元方法来求解输电线路的动态响应已经是领域内普遍采 用的方法； [0003]输电塔线体系动力学响应计算中涉及的阻尼主要由气动力阻尼和结构阻尼两部 分组成， 气动阻尼表示结构周围空气与结构运动之间的能量交换与损耗， 其产生的机理十 分复杂， 它不仅同结构的外形特征、 风场特征、 风速大小等因素有关， 同时还受到结构的振 动形式和振 幅等因素 的影响， 现有的识别方法主要有谱方法和时间序列法， 目前 的研究已 经表明气动阻尼对输电线路结构动态响应有明显影响， 如何准确识别输电线路的气动阻 尼， 是获得准确模拟结果的关键 。 [0004]近年来出现了遗传算法、 粒子群算法等优化算法， 这些算法能够从随机解出发， 通 过迭代寻找最优解， 考虑到气动阻尼的影响因素多， 对其机理的研究还不十 分透彻， 将这类 算法应用于阻尼比的识别具有良好前 景。 [0005]为此， 我们提出一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统解决上述 问题。 发明内容 [0006]本发明的目的在于提供一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 以解决上述背 景技术中提出现有的监测受限于现有的技术条件， 无法实现对输电线路所有 构件的实时监测， 考虑到气动阻尼的影响因素多， 对其机理的研究还不十 分透彻问题。 为 实 现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： [0007]一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统， 包括： 数据采集模块、 有 限元仿真模块和参数调整模块,所述数据采集模块由线路响应监测单元、 数据处理单元、 数 据存储单元和数据传输单元组合而成； 所述有限元仿真模块由塔线体系模 型建立单元和结 构动力学分析单元组合而成； 及所述参数调整模块由误差检验单元和优化求解单元组合而 成。 [0008]在进一步的实施例中， 所述线路响应监测单元具有导线张力监测、 塔身构件应力 等输电塔线体系动态响应指标监测功能。 [0009]在进一步的实施例中， 所述数据处 理单元具有异常数据剔除等功能。说　明　书 1/5 页 3 CN 114297886 A 3