一种高海拔输电线路基本风压的计算方法及装置与流程

1.本发明涉及输电线路风荷载计算领域，具体涉及一种高海拔输电线路基本风压的计算方法及装置。


背景技术：

2.风荷载是输电线路设计的重要控制荷载，其计算方法关乎高海拔地区输电线路工程经济性和安全可靠性。高海拔地区空气密度、风压高度变化系数、湍流强度等风荷载特性参数与低海拔地区差异显著，高海拔地区空气密度远低于内陆及沿海低海拔地区。大气压与海拔高度密切相关，由于高海拔风场实测数据缺乏，目前输电线路设计中空气密度及基本风压仍按照标准大气压计算，海拔越高输电线路设计风荷载取值越保守。
3.大气压、气温和水汽压都与海拔高度有一定相关性，现行外输电线路设计规范中，仅iec、asce规范综合考虑海拔高度和气温的影响，给出了考虑海拔修正的空气密度及基本风压的取值表格，但其修正的海拔高度范围仅为0～3000m且没有给出明确的数学表达式。dl/t 5158—2012《电力工程气象勘测技术规程》中虽然给出了空气密度修正公式，修正公式仅与海拔高度有关且未考虑气温、湿度等因素影响，加之缺乏输电线路走廊区域的实测验证，高海拔地区输电线路基本风压计算时，空气密度仍按气压101.325kpa、气温15℃近似取1.25kg/m3。现行规范均认为湿度对空气密度影响较小并忽略其影响。
4.基本风压是计算输电线路设计风荷载的重要参数，现行规范计算方法未考虑高海拔地区温度、湿度、大气压和地球重力加速度的综合影响，现有高海拔输电线路风荷载计算方法还存在不足或改善空间。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决现有高海拔输电线路风荷载计算方法还存在不足或改善空间的技术问题的高海拔输电线路基本风压的计算方法及装置。
6.第一方面，提供一种高海拔输电线路基本风压的计算方法，所述高海拔输电线路基本风压的计算方法包括：
7.根据高海拔地区输电线路塔位处的实测气象数据确定高海拔地区输电线路塔位处的空气重度；
8.根据高海拔地区输电线路塔位处的纬度和海拔高度确定高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度；
9.利用高海拔地区输电线路塔位处的空气重度和重力加速度确定高海拔地区输电线路塔位处的空气密度；
10.根据高海拔地区输电线路塔位处的空气密度确定高海拔地区输电线路塔位处的基本风压。
11.优选的，所述气象数据包括：大气压平均值、水汽压平均值和气温平均值。
12.进一步的，所述高海拔地区输电线路塔位处的空气重度的计算公式如下：
[0013][0014]
上式中，γ为高海拔地区输电线路塔位处的空气重度，t为高海拔地区输电线路塔位处的气温平均值，p为高海拔地区输电线路塔位处的大气压平均值，p
vap
为高海拔地区输电线路塔位处的水汽压平均值。
[0015]
优选的，所述高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度的计算公式如下：
[0016]
g＝g0 g
z
[0017]
上式中，g为高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度，g0为海平面上重力加速度，g
z
为重力加速度的海拔订正。
[0018]
进一步的，按下式确定所述海平面上重力加速度g0：
[0019][0020]
按下式确定所述重力加速度的海拔订正g
z
：
[0021][0022]
上式中，为高海拔地区输电线路塔位处的纬度，z为高海拔地区输电线路塔位处的海拔高度。
[0023]
优选的，所述高海拔地区输电线路塔位处的空气密度的计算公式如下：
[0024]
ρ＝γ/g
[0025]
上式中，ρ为高海拔地区输电线路塔位处的空气密度，γ为高海拔地区输电线路塔位处的空气重度，g为高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度。
[0026]
优选的，所述高海拔地区输电线路塔位处的基本风压的计算公式如下：
[0027]
w0＝0.5ρv2[0028]
上式中，w0为高海拔地区输电线路塔位处的基本风压，ρ为高海拔地区输电线路塔位处的空气密度，v为高海拔地区输电线路塔位处的基本设计风速。
[0029]
第二方面，提供一种高海拔输电线路基本风压的计算装置，所述高海拔输电线路基本风压的计算装置包括：
[0030]
第一确定模块，用于根据高海拔地区输电线路塔位处的实测气象数据确定高海拔地区输电线路塔位处的空气重度；
[0031]
第二确定模块，用于根据高海拔地区输电线路塔位处的纬度和海拔高度确定高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度；
[0032]
第三确定模块，用于利用高海拔地区输电线路塔位处的空气重度和重力加速度确定高海拔地区输电线路塔位处的空气密度；
[0033]
第四确定模块，用于根据高海拔地区输电线路塔位处的空气密度确定高海拔地区输电线路塔位处的基本风压。
[0034]
第三方面，提供一种存储装置，该存储装置其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述任一项技术方案所述的高海拔输电线路基本风压的计算方法。
[0035]
第四方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置
适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述任一项技术方案所述的高海拔输电线路基本风压的计算方法。
[0036]
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0037]
本发明提供了一种高海拔输电线路基本风压的计算方法，包括：根据高海拔地区输电线路塔位处的实测气象数据确定高海拔地区输电线路塔位处的空气重度；根据高海拔地区输电线路塔位处的纬度和海拔高度确定高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度；利用高海拔地区输电线路塔位处的空气重度和重力加速度确定高海拔地区输电线路塔位处的空气密度；根据高海拔地区输电线路塔位处的空气密度确定高海拔地区输电线路塔位处的基本风压。与传统的高海拔输电线路基本风压计算方法相比，本发明提供的技术方案考虑了气象数据、地球重力加速度综合等影响，为更为准确的高海拔输电线路设计风荷载提供参考和依据。
附图说明
[0038]
图1是根据本发明的一个实施例的高海拔输电线路基本风压的计算方法的主要步骤流程示意图；
[0039]
图2是根据本发明的一个实施例的高海拔输电线路基本风压的计算装置的主要结构框图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0041]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
由于空气密度还受地球重力加速度的影响，而地球重力加速度是纬度和海拔高度的函数。因此，要精确计算高海拔输电线路基本风压，需要考虑温度、湿度、大气压和地球重力加速度的综合影响。
[0043]
为了解决现有高海拔输电线路风荷载计算方法存在的不足，本发明提供了一种高海拔输电线路基本风压的计算方法，参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例的高海拔输电线路基本风压的计算方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的高海拔输电线路基本风压的计算方法主要包括以下步骤：
[0044]
步骤s101：根据高海拔地区输电线路塔位处的实测气象数据确定高海拔地区输电线路塔位处的空气重度；
[0045]
步骤s102：根据高海拔地区输电线路塔位处的纬度和海拔高度确定高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度；
[0046]
步骤s103：利用高海拔地区输电线路塔位处的空气重度和重力加速度确定高海拔地区输电线路塔位处的空气密度；
[0047]
步骤s104：根据高海拔地区输电线路塔位处的空气密度确定高海拔地区输电线路塔位处的基本风压。
[0048]
其中，所述气象数据包括：大气压平均值、水汽压平均值和气温平均值。
[0049]
本实施例中，所述高海拔地区输电线路塔位处的空气重度的计算公式如下：
[0050][0051]
上式中，γ为高海拔地区输电线路塔位处的空气重度，t为高海拔地区输电线路塔位处的气温平均值，p为高海拔地区输电线路塔位处的大气压平均值，p
vap
为高海拔地区输电线路塔位处的水汽压平均值。
[0052]
本实施例中，所述高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度的计算公式如下：
[0053]
g＝g0 g
z
[0054]
上式中，g为高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度，g0为海平面上重力加速度，g
z
为重力加速度的海拔订正。
[0055]
在一个实施方式中，按下式确定所述海平面上重力加速度g0：
[0056][0057]
按下式确定所述重力加速度的海拔订正g
z
：
[0058][0059]
上式中，为高海拔地区输电线路塔位处的纬度，z为高海拔地区输电线路塔位处的海拔高度。
[0060]
本实施例中，所述高海拔地区输电线路塔位处的空气密度的计算公式如下：
[0061]
ρ＝γ/g
[0062]
上式中，ρ为高海拔地区输电线路塔位处的空气密度，γ为高海拔地区输电线路塔位处的空气重度，g为高海拔地区输电线路塔位处的重力加速度。
[0063]
本实施例中，所述高海拔地区输电线路塔位处的基本风压的计算公式如下：
[0064]
w0＝0.5ρv2[0065]
上式中，w0为高海拔地区输电线路塔位处的基本风压，ρ为高海拔地区输电线路塔位处的空气密度，v为高海拔地区输电线路塔位处的基本设计风速。
[0066]
现应用具体实例介绍采用上述方法进行计算高海拔输电线路基本风压的过程。
[0067]
以某500kv高海拔输电线路杆塔为例，该杆塔塔位处海拔高度z＝3000m，纬度实测大气压p、水汽压p
vap
、气温t的平均值分别为p＝561.90
×
103pa、p
vap
＝29.65
×
103pa、t＝5.8℃，基本设计风速v＝25m/s。
[0068]
首先按照步骤s101方法，根据高海拔地区输电线路塔位处的实测大气压p、水汽压p
vap
、气温t，计算空气重度
[0069]
按照步骤s102方法，根据输电线路塔位处的纬度和海拔高度z，计算海平面上重力加速度计算重力加速度的海拔订正而后计算重力加速度g＝g0 g
z
＝9.81301－0.00925＝9.80376m/s2。
[0094]
上式中，w0为高海拔地区输电线路塔位处的基本风压，ρ为高海拔地区输电线路塔位处的空气密度，v为高海拔地区输电线路塔位处的基本设计风速。
[0095]
进一步，本发明还提供了一种存储装置。在根据本发明的一个存储装置实施例中，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的高海拔输电线路基本风压的计算方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述高海拔输电线路基本风压的计算方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该存储装置可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中存储是非暂时性的计算机可读存储介质。
[0096]
进一步，本发明还提供了一种控制装置。在根据本发明的一个控制装置实施例中，控制装置包括处理器和存储装置，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的高海拔输电线路基本风压的计算方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的高海拔输电线路基本风压的计算方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。
[0097]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0098]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0099]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0100]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0101]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。