(19)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 202210560372.4 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 嘉兴恒创电力设计 研究院有限公司 地址 314033 浙江省嘉兴 市城北路9 9号 申请人 中国电力科 学研究院有限公司 　 天津大学 (72)发明人 朱岚康　刘彬　徐万海　庞涛　 吴正清　李雪枫　周丽丹　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 李丽萍 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿 真方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对输电塔线耦合体系 的风致动力响应仿真方法， 主要包括设置初始杆 塔模型、 绝缘子挂点集合、 杆塔风载集合， 得到更 新的杆塔模型， 并形成杆塔参数文件； 确定装配 坐标系， 导入更新后的杆塔模型进行装配， 生成 装配模型文件； 调用杆塔参数文件信息计算导地 线空间构型， 生成导地线部件并设置集合， 输出 导地线参数文件； 在装配模型的基础上， 匹配集 合名称建立塔线相互作用， 生成塔线耦合模型； 指定仿真工况参数， 调用杆塔及导地线参数文件 信息， 求解杆塔及导地线风载荷并基于集合加 载， 输出仿真计算文件； 批量求解仿真计算文件， 得到不同工况下结果文件， 提取风致动力响应数 据供数据分析和与其 他三维仿真平台对接 。 权利要求书3页 说明书7页 附图8页 CN 114880905 A 2022.08.09 CN 114880905 A 1.一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法， 其特征在于， 主要包括设置 初始杆塔模型、 绝缘子挂点集合、 杆塔风载集合， 得到更新后的杆塔模型， 并形成杆塔参数 文件； 确定装配坐标系， 向ABAQUS中导入 更新后的杆塔模 型后得到装配杆塔模型， 从而生 成 装配模型文件； 调用杆塔参数文件中的相关信息计算导地线空间构型， 根据导地线找形后 的信息生成导地线部件和集合， 输出导地线参数文件； 在 装配模型文件的基础上， 设置塔线 相互作用， 构建塔线耦合模型； 设定仿 真工况和环境参数， 调用所述的杆塔参数文件中的相 关信息， 求解杆塔及导地线风载荷 并加载， 输出仿真计算文件； 调用所述的仿真计算文件， 在ABAQUS中求解计算得到不同工况下对应的结果文件， 批量求解和结果后处理， 提取风致 动力响应数据供后续数据分析和与其 他三维仿真平台对接 。 2.根据权利要求1所述的针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法， 其特征在 于， 具体步骤如下： 步骤1)设置初始杆塔模型、 绝 缘子挂点集合、 杆塔风载集 合， 形成杆塔参数文件： 根据耐张段杆塔模型编号将杆塔模型文件依次导入到ABAQUS中， 得到初始杆塔模型； 在初始杆塔模型的基础上， 结合杆塔悬挂类型将绝缘子挂点对应的结点设置为绝缘子挂点 集合； 沿杆塔高度方向对杆塔进 行分段， 将分段内的结点设置为杆塔风载集合， 得到更新后 的杆塔模型； 根据杆塔模型文件记录的绝缘子的挂点坐标、 悬挂类型和长度信 息确定导地线的挂点 坐标， 根据杆塔模型文件确定杆塔各高度分段的正向和侧向迎风面积、 高度和体型系数， 从 而形成杆塔参数文件； 步骤2)确定装配坐标系， 装配杆塔模型， 生成装配模型文件： 根据耐张段对应杆塔在全局坐标系下的三维坐标信 息， 以耐张段的线路走势确定装配 坐标系的原 点和方向， 使耐张段的线路走势尽可能与y轴贴合； 并将随后确定的各个杆塔在 装配坐标系下的三维坐标和转角参数补充到所述的杆塔参数文件中； 按照耐张段杆塔编号， 依次向ABAQUS中导入步骤1)得到的更新后的杆塔模型， 进行平 移、 旋转的装配操作得到装配杆塔模型， 从而生成装配模型文件； 步骤3)计算 导地线空间构型， 生成导 地线部件和集 合， 输出导 地线参数文件： 调用杆塔参数文件中杆塔在装配坐标系下的三维坐标和转角参数和对应导地线的挂 点坐标， 基于空间坐标转换原理， 确定装配坐标系下导地线的起始和终止坐标； 然后输入导 地线信息， 带入三维悬链线公式得到导地线的空间构型和几何参数， 并将导地线找形后的 10个样本坐标、 档距、 真实长度、 平均高度、 导地线等效直径、 初始张力、 最低离地高度打包 输出形成导地线参数文件； 以样条曲线拟合样本点构建导地线部件， 并设置导地线集合， 赋予对应的部件属性后 在步骤2)得到的装配模型文件中进行装配； 并在导地线部件的基础上， 根据导地线的起始 和终止结点设置导 地线挂点集合； 步骤4)设置塔线相互作用， 构建塔线 耦合模型： 在步骤2)的装配模型文件的基础上， 以集合名称作为识别准则， 分别调用绝缘子挂点 集合和对应的导地线挂点集合， 并将集合名称编号相同的两个集合进行匹配； 以不限制 旋 转的刚性耦合作为 导地线与杆塔绝 缘子挂点之间的相互作用， 建立塔线 耦合模型； 步骤5)设定 仿真工况， 求 解杆塔及导 地线风载荷并加载， 输出仿真计算文件：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114880905 A 2设定仿真工况和环境参数； 调用所述的杆塔参数文件中的杆塔迎风面积、 体型系数和 高度信息， 按照规范IEC  60828方法求解杆塔高度分段在各个风载荷工况下的静态 风载荷， 将所述的静态风载荷 补充到所述的杆塔参数文件中； 调用所述的导地线参数文件中的导地线等效直径、 档距和平均高度， 按照规范DLT   5551方法计算导地线在各个风载荷工况下的静态风载荷， 并将 计算得到的所述的静态 风载 荷补充到所述的导 地线参数文件中； 基于Karmal风谱和谐波合成法获取不同风速和高度下的风速时程曲线， 在ABAQUS中利 用幅值函数模拟湍流风作用下杆塔与导地线 所受风载荷随时间的变化情况； 随后按照所述 的杆塔风载集合和 导地线集合的集合名称匹配并调用杆塔参数文件和 导地线参数文件中 的静态风载荷， 在所述的塔线耦合模型上分别创建结点集中力， 并赋予所述的幅值函数， 实 现不同仿真工况下杆塔与导地线风载荷的自动化加载； 最后输出仿真计算文件， 该仿真计 算文件的命名方式为线路名称 ‑风速‑风向角.i np； 步骤6)批量 求解和结果后处 理， 提取风 致动力响应数据； 依次调用步骤5)中输出的仿真计算文件， 在ABAQUS中求解计算得到不同工况下对应的 结果文件， 所述结果文件是指求解完成后得到的.odb文件， 文件包含了塔线耦合模型在该 风况下的动力响应； 随后对所述结果文件进 行后处理和提取数据， 确定结构响应因素后， 批 量提取塔线耦合模 型中所有 结点和单元对应的风致动力响应结果， 并输出成.c sv文件供后 续数据分析和与其 他三维仿真平台对接 。 3.根据权利要求2所述的针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法， 其特征在 于， 步骤1)中： 所述杆塔模型文件是指采用梁单元构建的杆塔模型， 该杆塔模型文件包含杆塔的所有 结点坐标、 单元类型、 截面信息、 杆塔材料属 性， 该杆塔模型文件文件名的格式为杆塔编号 .inp； 所述绝缘子挂点集合记录了杆塔上悬挂绝缘子的结点信 息， 所述绝缘子挂点集合的命 名规则为set ‑杆塔编号 ‑绝缘子编号； 所述杆塔风载集合记录了杆塔上用于加载风载荷的结点信 息， 所述杆塔风载集合的命 名规则为set ‑杆塔编号 ‑分段编号； 所述杆塔参数文件中记录有杆塔各高度分段正向和侧向迎风面积、 分段高度和体型系 数、 对应绝缘子类型、 挂点坐标和导地线挂点坐标， 该杆塔参数文件文件名的格式为杆塔编 号.csv； 所述绝缘子的挂点坐标指在杆塔模型中绝缘子挂点相对于杆塔底座中心的坐标； 所述 导地线的挂 点坐标指在杆塔模型中导 地线挂点相对于杆塔底座中心的坐标。 4.根据权利要求2所述的针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法， 其特征在 于， 步骤3)中： 所述导地线信息是指导 地线的型号、 直径、 分裂数、 单位质量、 年平均运行张力； 所述导地线集合记录了导地线包含的所有结点信息， 命名规则为set ‑档距编号 ‑导地 线编号， 用于步骤5)中施加导 地线风载荷； 所述部件属性包括截面尺寸和材 料属性； 所述导地线挂点集合记录了导地线起始和终止的结点信息， 命名规则为set ‑杆塔编权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114880905 A 3