输电线风荷载风振系数的数值计算与规范比较

以工程实际线路为对象,基于准定常气动力假设,通过输电线路结构的流固耦合非线性有限元动力数值模拟,获得考虑气动阻尼的实际线路风振响应。着重分析了不同绝缘子类型导线的不同跨度、不同风速下的风荷载的风振系数。将之与国际典型规范的风振系数取值进行比较和分析。研究为我国高压输电线路抗风设计规范的合理修订提供一些客观的参考和借鉴。     

下击暴流作用下输电导线的动力响应研究

通过采用Oseguera模型,建立下击暴流的风速模型,同时建立基于三节点索单元的输电导线非线性有限元分析模型。在此基础上以某实际大垂度输电导线为工程背景,采用Newmark-β法研究了输电导线的下击暴流风致响应的的特点和规律。结果表明:在下击暴流风荷载作用下输电导线的动力响应非常显著,输电导线的下击暴流风致效应主要由纵向风荷载控制,其纵向荷载作用所引起的结构动力响应占据了结构总响应的绝大部分。     

架空输电线路设计风速的确定及实时监测

架空输电线路工程设计中，要进行导线、杆塔风荷载计算，首先要确定设计风速的大小。本文对这方面的问题进行了分析研究，提出了使用风向风速监测记录仪进行风速原始数据的实时监测记录；介绍了该装置的设计原理与实时、准确测量输电线路走廊风向风速原始数据的方法；并设计研制了自动监测记录仪，用微机技术实现，试运行效果良好。     

架空输电线路设计风速的确定及实时监测

架空输电线路工程设计中，要进行导线、杆塔风荷载计算，首先要确定设计风速的大小。本文对这方面的问题进行了分析研究，提出了使用风向风速监测记录仪进行风速原始数据的实时监测记录；介绍了该装置的设计原理与实时、准确测量输电线路走廊风向风速原始数据的方法；并设计研制了自己监测记录仪，用微机技术实现，试运行效果良好。     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20 mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.     

强风作用下输电杆塔损伤破坏特点研究

研究了强风作用下输电杆塔风致响应特点及其破坏特征。建立了输电塔线体系的强风荷载模型和风荷载模拟方法。随后建立了输电杆塔分析模型和输电线的非线性有限元模型。进一步的组集形成了输电塔线体系有限元模型,并建立了输电塔线体系在风荷载作用下的运动方程。以某实际输电线路为工程背景,研究了输电杆塔的风致响应特点。设计建造了输电塔线体系气弹模型,开展了输电塔线体系抗风性能风洞试验,研究了杆塔风致损伤破坏特点。结果表明:输电杆塔是风敏感结构,在强台风作用下其容易发生承载力不足的损伤破坏,破坏位置一般位于杆塔中下部区域。     

猫头型输电杆塔下击暴流风荷载模拟研究

研究了猫头型输电杆塔下击暴流风荷载模型。首先采用确定性-随机性模型,将下击暴流风速视为确定性时变平均风速和调制随机非平稳脉动风速的组合。采用Oseguera模型建立了下击暴流平均风速模型,进一步的假定下击暴流脉动风服从高斯分布,将其表示为幅值调制函数和高斯随机过程的乘积。在此基础上采用谐波叠加法模拟了下击暴流风荷载,通过引入FFT变换可以极大地提高数值模拟的效率。以南方某实际猫头型输电杆塔为工程背景,研究了其下击暴流风荷载的特点和规律。结果表明:下击暴流近地面风场中风速随着高度的增加而增大。下击暴流的风速与距风暴中心的距离相关,测点位置距下击暴流风速的径向距离越大,下击暴流强度越小。输电线路的下击暴流风荷载强度显著,将对结构体系的服役安全造成较大威胁,因此应充分考虑下击暴流所引起的灾变效应。     

基于历史数据拟合的输电线路风振趋势分析与预警

输电线路在台风等自然风载荷作用下,可能产生静强度失效、失稳,或因动应力导致杆塔和导线产生低周疲劳损伤,产生倒塔、断线等后果.基于在线监测系统获取的现场历史数据,采用最小二乘法拟合进行趋势分析,建立线路灾害预警模型.基于.NET平台的C#语言,编制了在线监测与预警软件,实现了杆塔风振、导线风偏等参数的监测,为输电线路的风致倒塔等灾害预警提供了依据.     

雷暴冲击风对输电塔的作用特征

基于Chen和Letchford的冲击风风场模型和准定常假设,提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风荷载模型。对某一实际工程中的典型输电塔结构建立空间有限元模型,分析冲击风风荷载对输电塔的作用特性,得到了冲击风作用过程中输电塔构件内力及其随时间的变化,并与设计中采用的典型大气边界层风荷载作用进行了比较;对冲击风风场模型参数进行了敏感性分析,研究了风场变化对输电塔作用的影响。     

微地形下输电线路跳线的风偏分析

为了解微地形条件下跳线风偏的特性以保障输电线路的安全运行,对某条实际输电线路进行有限元分析,提出适用于跳线风偏计算的有效模型.采用微地形下风场的风洞试验结果结合数值方法模拟来流三维脉动风,以此对微地形下的跳线风偏进行时程分析并与我国荷载规范中平坦B类地貌下的结果进行比较.研究结果表明:跳线两端的导线运动对跳线风偏有影响显著.微地形下,水平风速在山顶有明显增加而湍流度则有所减少,且有不可忽略的竖向风速产生.相比山坡,山顶处的水平风速更大而竖向风速偏小.微地形下跳线风偏比平坦B类地貌有显著增加.     

多普勒雷达图像逆风区的自动监测识别

在多普勒雷达降水回波径向速度场中及时准确地发现逆风区,对灾害天气预报预警具有重要意义.根据逆风区在雷达径向速度图中的物理图像特征,采用数字图像处理和分析方法实现了逆风区自动监测识别.首先,以雷达图像色标为依据,采用阈值法分别获取正、负速度区域二值图像,再对2幅图像分别进行形态学运算,然后将上述4幅图像做交叉逻辑运算,得到逆风区监测识别结果和相关参数.通过在2005—2011年长沙雷达站47幅根据实况进行人工标注后的多普勒雷达径向速度图像上进行实验,表明该方法对逆风区可以进行快速准确识别,与人工标注结果比较准确率可达89%,满足实际应用需要.     

大型风电机组振动分析和在线状态监测技术

风力机是一个刚柔耦合的多体系统，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使系统产生变形或振动，影响风力机的正常运行，严重时会导致风力机损坏，为此振动稳定性成为机组设计首要关注和解决的问题.从机组的振动原因分析入手，研究了主要振动源的动力学方程，对塔架进行了Campell共振图分析，用有限元分析方法计算出塔架的固有频率和振型，为机组设计提供了依据，通过在线振动监测手段验证了设计的有效性.     

山区输电线路跳线风偏状态方程及临界风速研究

为研究山区微地形中的竖向风速对跳线风偏的影响,基于刚性直棒法对导线、跳线及绝缘子串增加竖向风荷载分析,确定跳线处最大风偏位移值作为风偏指标,建立风荷载作用前后跳线静力平衡平面的几何变换关系,提出了考虑竖向风速影响的跳线风偏状态方程。建立半径5 km的地形模型,包含跳线风偏事故地点与微气象站点,采用数值模拟方法将微气象站点风速推演到事故地点风速,获得了考虑微地形影响的跳线风偏闪络事故风速。将事故线路参数及竖向风速代入跳线风偏状态方程,得到跳线风偏临界水平风速,通过与事故风速进行比较验证了跳线风偏状态方程的可靠性。最后根据风偏状态方程分析竖向风速的变化对跳线风偏临界水平风速的影响。结果表明:随着竖向风速的增大,跳线风偏临界水平风速线性减小,当风攻角为20°时临界水平风速可降低16%。考虑竖向风速影响的跳线风偏临界水平风速取值较为安全,建议在山区输电线路跳线设计过程中加以考虑。     

基于有限元法的输电线风荷载分析

由于输电线的风载荷易造成输电线及杆塔的损坏,严重影响电力电网的正常运行,输电线的风载荷分析是对自然的随机风场引起的随机风力,采用一种适用而有效的顺风向荷载模拟方法进行描述。在输电线舞动的计算机仿真过程中,采用有限个梁单元模拟输电导线状态,利用最小位能原理推导出有限元方程,结合计算实例运用AN-SYS进行模态和谐响应分析,为今后线路的优化设计提供依据。     

考虑时变气象参数的输电导线覆冰数值仿真

近年来输电线路覆冰灾害频发,给电网运行带来了极大威胁。现有研究大多未考虑时变气象条件对导线覆冰所产生的影响。为对线覆冰增长情况进行有效预测,给输电线路融冰除冰和舞动预警提供重要参考。本文基于导线覆冰机理和欧拉气液两相流模型,提出了考虑时变气象参数时变影响下的输电线路导线覆冰数值仿真方法。在此基础上建立了基于FLUENT和FENSAP-ICE软件的导线覆冰增长数值模拟框架,利用三维仿真模型,研究了温度、风速、空气中的液态水含量、水滴中值体积直径等时变气象参数和导线直径等因素对输电线路导线覆冰质量及覆冰形状的影响,结果表明导线覆冰形状受风速、过冷却水滴中值体积直径、空气中的液态含水量和导线直径影响较大,受温度影响较小。最终利用真实输电线路现场覆冰监测数据以及相应的气象数据对仿真计算方法的有效性进行了验证。预测结果与输电线路覆冰监测结果吻合度较好,考虑时变气象参数的方法比不考虑时变参数的方法更能有效地预测导线实时覆冰形状和质量,表明本文提出的导线覆冰仿真方法具有较好的精度。     

基于自适应阈值的DDoS攻击态势预警模型

为了准确识别分布式拒绝服务（DDoS）攻击态势预警级别,研究DDoS攻击态势预警技术,设计DDoS攻击态势预警模型逻辑结构,定义区域网络安全脆弱性因子（SVF）. 基于长短时记忆（LSTM）网络流量预测模型和区域网络安全脆弱性因子,提出基于动态自适应阈值的DDoS攻击态势预警模型. 提取IP数据包统计特征（IPDCF）,使用LSTM预测模型对IPDCF序列建模,对正常流进行预测. 根据预测结果和SVF实时动态地计算预警阈值和预警区间,基于预警阈值和预警区间设定态势预警级别. 实验结果表明,利用该模型能够实时、有效地预警DDoS攻击态势,准确地识别DDoS攻击态势安全级别.     

基于物联网的风电杆塔倾斜沉降监测预警系统

为了保证风电场风力发电的顺利进行，减少因风电杆塔故障造成的损失，提出一种基于物联网的风电杆塔倾斜沉降监测预警系统。系统借助物联网把数据传送到监控中心，在监控中心根据风电杆塔倾斜沉降监测预警算法进行数据处理，观测杆塔状态的发展趋势，以达到预警的目的。系统费用低廉，自动化操作，减少了人力物力的投入。     

基于阶次分析的风电机组在线模态参数识别与故障诊断

针对风电机组的健康监测和预警评估,将基于环境荷载激励的模态参数识别和计算阶次分析方法应用于风电机组齿轮箱系统的在线模态分析。设计并构建了风电机组在线模态参数识别与故障诊断系统,通过试验模态与在线模态识别参数以及不同环境荷载激励条件下的在线模态识别参数的测试结果对比,证明在线模态参数识别方法的可行性和实时性,系统运行稳定,数据可靠,为风电机组在线模态实测,多种环境荷载激励作用下动态特性以及故障诊断研究积累了大量数据。     

Detection of subcritical crack propagation for concrete dams

Subcritical propagation of cracks is a warning sign of fracture. If such propagation is detected at an early stage, timely maintenance measures can be taken to prevent the failure of structures. To detect the subcritical propagation of a crack, the crack needs to be monitored continuously in a long term, which is not realistic under certain conditions. However, cracks in concrete dams can be monitored continuously by dam monitoring to offer possible detection for subcritical propagation. In this paper, with measured crack openings from dam monitoring, a state equation for characterizing crack development is established based on the grey system theory. The relation between the stability of the equation and the subcritical crack propagation is investigated, then a criterion is proposed for detecting subcritical propagation. An example demonstrates the validity of the criterion and its potential for practical application.     

承压煤岩低气压渗流灾变

为探索含低压瓦斯煤层的瓦斯异常涌出灾变成因与机理,对目前该领域的文献进行了分析与总结,并通过工程案例实证分析,证明了此种灾变的存在;在流固耦合实验系统上,按背景工程约束与加载条件开展含低气压煤样承压物理试验,得到了灾变全程应力-声发射-流量实验数据及试样外表破坏情况;用UDEC,按背景工程边界与加载条件开展气-固耦合离散元数值试验,得到了灾变全程应力-应变--流速-位移速率等实验数据及试样内部破裂情况.研究结果表明:3种研究方法获得了一致性较高的结果,0.4 MPa气体压力下,煤层承压过程应力-煤-气耦合作用,可以导致发生喷出气体的灾变,在煤矿现场多表现为瓦斯异常涌出超限;在单自由度边界条件下施加单向压载,承压煤岩弹性变形前期,气体沿原生裂隙和孔隙呈常速稳态渗流;弹性变形后期,原生裂隙和孔隙被压密,气体呈减速稳态渗流;屈服阶段,扩容新生裂隙产生,气体呈加速非稳态渗流;达到极限荷载或峰后不久,发生气体喷出灾变;采、掘作业面正常通风条件下,气流瓦斯浓度持续降低,是煤层发生瓦斯异常涌出的警示信息,应引起高度重视.