基于多点实测数据的输电线路台风载荷模拟研究

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架空输电线路的安全运行对社会生产、人民生活有着非常重要的意义。输电铁塔本身具有质量轻、阻尼小和柔度高的特点,对风载荷十分敏感。因此,对东南沿海地区的输电线路而言,频繁发生的台风灾害对其正常运行造成了极大的威胁。为了进一步开展输电线路抗台风设计,对台风载荷进行模拟进而研究输电线路在台风载荷下的失效机理显得尤为必要。本文以上述工程背景为出发点,提出一套基于多点实测数据的输电线路台风载荷模拟方法。该方法主要分为三个部分。第一部分是基于多点实测数据的输电线路台风平均风模拟。在该环节中,使用多点实测风速数据对粒子群优化结构的极限学习机(PSO-ELM)进行训练,使其能够根据台风关键参数模拟得到输电铁塔处的台风平均风。第二部分是输电线路台风载荷的模拟。根据模拟得到的平均风,采用谐波叠加法和雨载荷模型分别生成脉动风载荷和雨载荷。第三部分是基于增量动力分析法的输电铁塔承载力分析。先根据等效风速的时程曲线确定危险风速范围,在该范围内逐步增加等效风速,计算相应的台风载荷,进行动力响应分析,进而构建输电铁塔的抗风能力曲线。文章的最后以海南省海口市某一基110k V台风事故倒塔为研究对象,验证了本文提出的台风载荷模拟方法的可行性,并进一步探究了铁塔在台风作用下失效的机理,为输电线路抗风设计提供有价值的参考和建议。
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