【正文】 下輸電線路導線的水平應力的大小。當輸電線路導線所處的環(huán)境內(nèi)氣象條件變化時，各檔距內(nèi)的導線應力將以各自設定好的或是在控制范圍內(nèi)參數(shù)要求發(fā)生變化，這可能使各檔距內(nèi)導線出現(xiàn)不等同的水平應變力[6364]。如如氣溫較低時檔距內(nèi)應力偏大，輸電線路導線負載增大時檔距內(nèi)應力偏大。當輸電線路導線上懸掛的線夾左右兩側出現(xiàn)不相等的水平張力時，會使線夾上方的絕緣子串發(fā)生傾斜，傾斜的直接后果就是該檔距內(nèi)導線的水平張力變小[6567]。，輸電線路在設計時規(guī)定各塔桿上懸掛的絕緣子串處于與水平垂直的位置，此時各連續(xù)檔距為ll20…li0…ln0，各連續(xù)檔距內(nèi)兩側懸掛點間的高差為hh20…h(huán)i0…h(huán)n0，各連續(xù)檔距內(nèi)的懸掛點間高差角相應為ββ20…βi0…βn0。當氣象條件變化為另一種狀態(tài)時，設此時的氣溫為t1，各連續(xù)檔距內(nèi)導線的比載為γ1。由于各檔距內(nèi)高度以及高度差不，從而導致使各連續(xù)檔距內(nèi)導線的水平應力變化不一致，因此各連續(xù)檔間出現(xiàn)不相等的水平應力，最終導致懸掛在線夾上方的絕緣子串產(chǎn)生偏斜。其偏斜角分別為ψ1ψ21…ψi1…ψ（n1）1，同時也導致絕緣子串發(fā)生相應的側移δ1δ21…δi1…δ(n1)1，相應的檔距也隨之增加，大小為Δl1Δl21…Δli1…Δln1，高度差也隨之發(fā)生變化，增加的大小為Δh1Δh21…Δhi1…Δhn1。在絕緣子串放生側移以后，假定各連續(xù)檔距內(nèi)輸電線路導線的水平應力趨近相同，大小為σ01。Fig. Continus spans：（）將上個公式改寫成檔距、高度差的微分增量的形式為：（）其中：上面公式右端括號內(nèi)的數(shù)值大小趨近于1，取近似值為1，則此式近似為： （），可得： （），一段耐張段內(nèi)連續(xù)檔距內(nèi)的應力運算可以等效為單一檔距進行計算，這就是連續(xù)檔距內(nèi)導線各檔距內(nèi)導線應力近似計算的檔距法。當連續(xù)檔距內(nèi)導線發(fā)生覆冰時，由于檔距之間覆冰厚度的不同、不均勻、不規(guī)則，導致耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距內(nèi)導線的水平張力有顯著變化，直接影響就是絕緣子串發(fā)生傾斜側移，各連續(xù)檔距也發(fā)生變化，此時就不能采用以上所描述的檔距法去近似計算各連續(xù)檔距內(nèi)的導線水平應力，而需要采用更為精確的計算方法求解耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距內(nèi)不相等的導線水平應力值。當各連續(xù)檔距內(nèi)導線發(fā)生覆冰時，設各連續(xù)檔距內(nèi)導線的水平張力大小為T10~Tn0，總共n個；各連續(xù)檔距內(nèi)導線檔距變化的變化量大小為Δl1~Δln，一共n個，現(xiàn)在我們采用這樣的方法來列方程，進而求解：①由于導線發(fā)生覆冰時導致各連續(xù)檔距內(nèi)水電線路導線水平張力可能不等而在絕緣子兩側出現(xiàn)不相等的水平張力，它使絕緣子串產(chǎn)生傾斜，根據(jù)力矩平衡條件，可以得到塔桿絕緣子串偏移量δi與其前后檔距的水平張力T（i+1）0、Ti0之間的關系，總共n1個方程，即 （） 其中式中： i=1,2,…,n1。②由各連續(xù)檔距內(nèi)導線的狀態(tài)方程可得各連續(xù)檔距導線檔距的變化量Δli與導線水平張力Ti0之間的關系，總共有n個方程，即（）式中，i=1,2,…,n1。③各連續(xù)檔檔距變化量關系為：整個耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距變化量的總和應為零，即n個桿塔上導線絕緣子串的偏移量為零。依照上式可列出n個連續(xù)檔的檔距變化量計算公式，并相加得到第n個塔桿上導線懸掛點的偏移量為零，共1個方程，即（）式中，i=1,2,…,n1。，里面共有2n個未知數(shù)，聯(lián)立方程即可求解，最直觀最有效的求解方法是用試湊法。這里需要我們注意的是：在上述計算過程中，wi為覆冰時第i檔單位長度導線的總荷載，我們知道各檔導線的覆冰厚度b，就可計算出單位長度導線的覆冰荷載，再加上沒有覆冰狀態(tài)下單位長度導線的自重荷載即可得出。計算出wi后，再計算Ti、Δli和δi。第三章第二小節(jié)和第三章第三小節(jié)的前兩部分中均詳細介紹了導線覆冰時的實際工程設計應用的算法。它是在已知導線覆冰發(fā)生的情況條件下，對各連續(xù)檔輸電線路導線的水平張力和各連續(xù)檔輸電線路導線檔距的變化量進行計算，從而實現(xiàn)對輸電線路覆冰的實時在線監(jiān)測。但是我們監(jiān)測的目的不是為了知道出現(xiàn)覆冰，而是要是知道他的覆冰的厚度，所以我們需要在一定的已知條件下通過一定的手段和方法計算出輸電線路導線的覆冰厚度。當導線出現(xiàn)覆冰時，如果導線導線方向的張力、懸掛點傾斜角和懸掛絕緣子串張力、絕緣子串的傾斜角，即可以實現(xiàn)可對輸電線路導線覆冰厚度的計算。在第二小節(jié)中已經(jīng)詳細的介紹過對導線的計算理論主要包括懸鏈線理論和拋物線理論。在懸鏈線理論中，計算方程中都包含有雙曲線函數(shù)，計算比較復雜和麻煩，而在實際工程應用中，常常用斜拋物線理論來代替懸鏈線理論來實施計算，這樣的計算誤差在工程允許范圍內(nèi)，同時也降低了算法本身的復雜程度，方便了計算。在本節(jié)將采用斜拋物線理論對輸電線路導線覆冰厚度的計算方法進行詳細推導。①耐張段內(nèi)覆冰厚度的計算當輸電線路沒有出現(xiàn)覆冰時，導線自重的單位荷載為w11。當導線出現(xiàn)覆冰后。在無風狀態(tài)下，單位長度導線覆冰荷載w21為： （）式中，b1為導線覆冰厚度，單位：mm；d為導線直徑，單位：mm；gn為標準重力加速度， m/s2。由于已知覆冰時導線方向上的張力TA和導線在懸掛點與水平面的夾角θ，由于高度差Δh變化極微，因此在此處不予考慮。根據(jù)斜拋物線理論輸電線路導線懸掛點的軸向張力TA為： （） （）式中，T10為導線的水平張力，單位N；l10為導線懸懸掛未偏移時的檔距，單位m；h10為導線懸掛點未出現(xiàn)覆時的高度差，單位m；Δl1為導線在出現(xiàn)覆冰以，絕緣子串發(fā)生偏移后的檔距的變化量,檔距增加為正值相反為負值，單位m；β1為絕緣子串偏移后導線懸掛點間高差角，單位度；w31為導線的綜合垂直荷載，N/m。其中根據(jù)斜拋物線理論，得： （）根據(jù)塔桿懸掛絕緣子串的垂直傾斜角，可得耐張段內(nèi)檔距增量Δl1為： （）式中，λ1為第一個塔桿懸掛絕緣子串長度，單位m；φ1為第一個塔桿懸掛絕緣子串的垂直傾斜角，單位度。根據(jù)測得的導線張力TA、懸掛點的水平夾角θ和第一個塔桿懸掛絕緣子串的垂直傾斜角φ1，再加上已知線路的參數(shù)，根據(jù)式()和式()可以求出導線的綜合垂直荷載w31和導線的水平張力T10。根據(jù)求得的導線的綜合垂直荷載w31，由式()和式()進行荷載的計算，可以推算出導線的覆冰厚度b1。②跨越段內(nèi)覆冰厚度的計算對第一檔上的懸垂絕緣子串進行分析，根據(jù)水平方向力平衡條件，可得Fig Force diagram of suspension string of tower 1 （）式中，F(xiàn)1為第1檔內(nèi)塔桿絕緣子串的張力，單位N；T20為第2檔內(nèi)導線的水平張力，單位N。由第1檔內(nèi)絕緣子串張力F1和絕緣子串垂直偏斜角φ1，再根據(jù)上一節(jié)計算得出的耐張段內(nèi)導線的水平張力T10，由上式即可以得到第2檔內(nèi)導線的水平張力T20。第1檔內(nèi)絕緣子串偏移量為δ1，則根據(jù)式()可得 （）其中上式中，W1為第1檔絕緣子串自重作用導線單位面積的垂向荷載，單位N/m；G1為第1檔內(nèi)絕緣子串重量，單位N；w32為第2檔導線的綜合垂直荷載，單位N/m；l20為第2檔內(nèi)導線在絕緣子串傾斜后的檔距，單位m；h10為第2檔導線在絕緣子串未偏移時兩端導線懸掛點高差，單位m；β2為第2檔在絕緣子串偏移后導線懸掛點間高差角，單位度。其中 （）根據(jù)第2檔絕緣子串的垂直偏斜角，可得第2檔內(nèi)導線檔距增量Δl2為： （）式中，λ2為第2檔內(nèi)絕緣子串長度，單位m；φ2為第2檔內(nèi)絕緣子串垂直偏斜角，單位度。由計算可以得出第2檔內(nèi)導線的水平張力T20，再根據(jù)由第1檔內(nèi)和第2檔內(nèi)絕緣子串的垂直傾斜角可以得出的第1檔和第2檔導線檔距的變化量量ΔlΔl2，再根據(jù)已知線路參數(shù)。根據(jù)以上只是求得了第2檔導線的綜合垂直荷載w32，而在為覆冰時導線自重力單位荷載為w12，無風狀態(tài)下導線單位長度冰荷載為w22。同理由式()和式()進行荷載的計算，可以計算出第2檔導線的覆冰厚度b2。以后各檔導線的覆冰厚度均可按此方法進行計算，這樣就可以求得各檔導線的覆冰厚度。在實際工程求解中，式()、()、()和()組成的一個非線性方程組，本文采用牛頓拉夫遜法進行求解，具體的計算步驟如下：1）輸入已知輸電線路各參數(shù)及由傳感器監(jiān)測的耐張段導線方向上的導線張力TA、懸掛點與水平夾角θ、各檔距絕緣子串張力Fi和各檔距絕緣子串的垂直傾斜角φi，組成關于各檔輸電線路導線綜合荷載w3i和各檔輸電線路導線水平張力Ti0的標準方程組；2）設定w3i和Ti0的初始值；3）將w3i和Ti0的初始值代入修正方程組的系數(shù)矩陣，計算雅克比矩陣；4）求解修正方程組，求得w3i和Ti0修正量；5）計算w3i和Ti0修正值；6）將w3i和Ti0修正值自第三步開始進行迭代，直到滿足我們的精度要求為止；7）由最終符合我們要求的w3i和Ti0值進行荷載的計算，從而得到各檔導線的覆冰厚度bi。無風狀態(tài)下連續(xù)檔導線覆冰厚度計算流程圖；：Fig Conductor icing thickness calculation flow diagram of contius spans in case of no wind①耐張段內(nèi)覆冰厚度的計算當輸電線路導線受到垂直與導線的橫向水平風吹動時，由于導線形成了弧垂，風吹動導線后風向與導線方向上的夾角均不相同，其風荷荷載的大小、方向也不相同。如果把這樣風載荷應用于輸電線路的實際工程計算中，就會使計算方法和計算過程極大復雜化。對于輸電線路，其弧垂相對于檔距長度那是很小的，完全可以忽略的，所以導線線長與斜檔距之間的差距也很小，可以忽略，因此在計算全檔導線所承受的風載荷時，完全可以認為：導線長度就是斜檔距的長度，風向與導線的夾角也就是風向與斜檔距之間的夾角，所以風向與導線的夾角在同一檔內(nèi)就成了一個定值。因此垂直作用在導線上的風載荷可以認為沿著斜檔距方向上均勻分布，其綜合載荷也就均勻分布在斜檔距上，且大小和方向在各檔距內(nèi)均相同。依據(jù)空氣動力學原理，可以計算出導線覆冰時垂直于導線方向上的單位水平風載荷w41為： （）式中，α為導線風壓不均勻系數(shù)，；μsc為導線體形系數(shù)；μz為風壓高度變化系數(shù)；μθ風向與導線軸向間的夾角為引起風壓隨風向的變化系數(shù)；v為設計基準風速。Table Nonuniformity coefficient of wind speed設計風速（m/s）20以下2030303535以上α風壓高度變化系數(shù)μz為： （）式中，Z為基準風速對應的基準高度，單位m；a為地面粗糙度，大致可以分為A、B、C三類，A類指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)，設計a=；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀少的中小城鎮(zhèn)及大城市郊區(qū)，設計a=；C類指密集建筑群和大城市市區(qū)，設計a=，無單位。此時，導線的綜合載荷w51可以分解為垂直載荷w31和水平載荷w41，關系為： （）風偏角η與導線綜合載荷w51和垂直載荷w31之間存在下列關系： （）做導線在水平面內(nèi)的投影，由于兩懸掛點在水平風載荷的作用線上的投影間距為零，故懸掛點間無高差，所以投影面內(nèi)導線最低點應位于檔距中心點處。作用在單位檔距長度上的風荷載為w41/cosβ1，則根據(jù)拋物線方程可得任一點橫向水平張力為： （）導線在風的作用下發(fā)生偏移后，任一點的軸向張力Tx39。等于沿線路的水平張力分量T垂直線路的水平風載荷引起的橫向張力Thx及垂直張力Tyx的向量和為： （）則導線懸掛點的導線方向上的張力T A39。為： （）同理根據(jù)斜拋物線計算理論，垂直投影面內(nèi)導線懸掛點的夾角θVA存在一下關系： （）根據(jù)測得的耐張段內(nèi)導線方向上的導線張力T A39。，角度傳感器測得的導線風偏角η，垂直投影面內(nèi)導線懸掛點的夾角θvA和第1檔內(nèi)絕緣子串的垂直傾斜角φ1，根據(jù)已知線路參數(shù)。再根據(jù)求得的耐張段內(nèi)導線的綜合載荷w51，由式3 .5 .68經(jīng)行載荷的計算，可以推導出耐張段內(nèi)導線的覆冰厚度。②跨越段內(nèi)覆冰厚度的計算在有風情況下，對第1檔內(nèi)的絕緣子串經(jīng)行受力分析，水平方向的力平衡及力矩平衡與無風情況下時完全相同，因此在有風情況下，跨越段內(nèi)覆冰厚度的計算方法與無風情況下的計算方法完全相同。有風情況下，采用牛頓拉夫遜法計算連續(xù)檔內(nèi)導線覆冰厚度的步驟與無風情況下完全相同，只是在第1步中還應添加測量值：導線風偏角，這樣計算得出的載荷為各檔導線的綜合荷載w5i，同樣在進行載荷的計算便可得到各檔導線的覆冰厚度bi。對連續(xù)檔導線，在發(fā)生特殊情況：斷檔時，斷檔的兩側導線分別相當于兩個獨立的連續(xù)檔導線，則采用以上方法對這兩個獨立的連續(xù)檔導線分別計算覆冰厚度。[68]規(guī)定神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入向量X=x(x1,x2,x3‥‥xi)T,隱含層輸出向量O=O(O1,O2‥‥Oi)T,期望輸出向量d=d(d1，d2‥‥di)T,輸入層到隱含層的權值向量V=V(V1，V2‥‥Vi)T，隱含層到輸出層的權值向量W=W(W1，W2‥‥Wi)T。其神經(jīng)網(wǎng)絡結構如下圖所示： 神經(jīng)網(wǎng)絡模型 Neural network model訓練過程如下：(1)用隨機數(shù)中比較小的對每一層的權值和偏差初始化，以保證網(wǎng)路達到最大的循環(huán)次數(shù)和最小的誤