【正文】 下輸電線路導(dǎo)線的水平應(yīng)力的大小。當(dāng)輸電線路導(dǎo)線所處的環(huán)境內(nèi)氣象條件變化時(shí)，各檔距內(nèi)的導(dǎo)線應(yīng)力將以各自設(shè)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(dǎo)線出現(xiàn)不等同的水平應(yīng)變力[6364]。如如氣溫較低時(shí)檔距內(nèi)應(yīng)力偏大，輸電線路導(dǎo)線負(fù)載增大時(shí)檔距內(nèi)應(yīng)力偏大。當(dāng)輸電線路導(dǎo)線上懸掛的線夾左右兩側(cè)出現(xiàn)不相等的水平張力時(shí)，會(huì)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(dǎo)線的水平張力變小[6567]。，輸電線路在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)各連續(xù)檔距為ll20…li0…ln0，各連續(xù)檔距內(nèi)兩側(cè)懸掛點(diǎn)間的高差為hh20…h(huán)i0…h(huán)n0，各連續(xù)檔距內(nèi)的懸掛點(diǎn)間高差角相應(yīng)為ββ20…βi0…βn0。當(dāng)氣象條件變化為另一種狀態(tài)時(shí)，設(shè)此時(shí)的氣溫為t1，各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線的比載為γ1。由于各檔距內(nèi)高度以及高度差不，從而導(dǎo)致使各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線的水平應(yīng)力變化不一致，因此各連續(xù)檔間出現(xiàn)不相等的水平應(yīng)力，最終導(dǎo)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(shí)也導(dǎo)致絕緣子串發(fā)生相應(yīng)的側(cè)移δ1δ21…δi1…δ(n1)1，相應(yīng)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(cè)移以后，假定各連續(xù)檔距內(nèi)輸電線路導(dǎo)線的水平應(yīng)力趨近相同，大小為σ01。Fig. Continus spans：（）將上個(gè)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(hào)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(yīng)力運(yùn)算可以等效為單一檔距進(jìn)行計(jì)算，這就是連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線各檔距內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)力近似計(jì)算的檔距法。當(dāng)連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線發(fā)生覆冰時(shí)，由于檔距之間覆冰厚度的不同、不均勻、不規(guī)則，導(dǎo)致耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)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(cè)移，各連續(xù)檔距也發(fā)生變化，此時(shí)就不能采用以上所描述的檔距法去近似計(jì)算各連續(xù)檔距內(nèi)的導(dǎo)線水平應(yīng)力，而需要采用更為精確的計(jì)算方法求解耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距內(nèi)不相等的導(dǎo)線水平應(yīng)力值。當(dāng)各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線發(fā)生覆冰時(shí)，設(shè)各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線的水平張力大小為T10~Tn0，總共n個(gè)；各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線檔距變化的變化量大小為Δl1~Δln，一共n個(gè)，現(xiàn)在我們采用這樣的方法來(lái)列方程，進(jìn)而求解：①由于導(dǎo)線發(fā)生覆冰時(shí)導(dǎo)致各連續(xù)檔距內(nèi)水電線路導(dǎo)線水平張力可能不等而在絕緣子兩側(cè)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(guān)系，總共n1個(gè)方程，即 （） 其中式中： i=1,2,…,n1。②由各連續(xù)檔距內(nèi)導(dǎo)線的狀態(tài)方程可得各連續(xù)檔距導(dǎo)線檔距的變化量Δli與導(dǎo)線水平張力Ti0之間的關(guān)系，總共有n個(gè)方程，即（）式中，i=1,2,…,n1。③各連續(xù)檔檔距變化量關(guān)系為：整個(gè)耐張段內(nèi)各連續(xù)檔距變化量的總和應(yīng)為零，即n個(gè)桿塔上導(dǎo)線絕緣子串的偏移量為零。依照上式可列出n個(gè)連續(xù)檔的檔距變化量計(jì)算公式，并相加得到第n個(gè)塔桿上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的偏移量為零，共1個(gè)方程，即（）式中，i=1,2,…,n1。，里面共有2n個(gè)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(jì)算過(guò)程中，wi為覆冰時(shí)第i檔單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的總荷載，我們知道各檔導(dǎo)線的覆冰厚度b，就可計(jì)算出單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的覆冰荷載，再加上沒(méi)有覆冰狀態(tài)下單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的自重荷載即可得出。計(jì)算出wi后，再計(jì)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(xì)介紹了導(dǎo)線覆冰時(shí)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的算法。它是在已知導(dǎo)線覆冰發(fā)生的情況條件下，對(duì)各連續(xù)檔輸電線路導(dǎo)線的水平張力和各連續(xù)檔輸電線路導(dǎo)線檔距的變化量進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路覆冰的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。但是我們監(jiān)測(cè)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(guò)一定的手段和方法計(jì)算出輸電線路導(dǎo)線的覆冰厚度。當(dāng)導(dǎo)線出現(xiàn)覆冰時(shí)，如果導(dǎo)線導(dǎo)線方向的張力、懸掛點(diǎn)傾斜角和懸掛絕緣子串張力、絕緣子串的傾斜角，即可以實(shí)現(xiàn)可對(duì)輸電線路導(dǎo)線覆冰厚度的計(jì)算。在第二小節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)的介紹過(guò)對(duì)導(dǎo)線的計(jì)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(jì)算方程中都包含有雙曲線函數(shù)，計(jì)算比較復(fù)雜和麻煩，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，常常用斜拋物線理論來(lái)代替懸鏈線理論來(lái)實(shí)施計(jì)算，這樣的計(jì)算誤差在工程允許范圍內(nèi)，同時(shí)也降低了算法本身的復(fù)雜程度，方便了計(jì)算。在本節(jié)將采用斜拋物線理論對(duì)輸電線路導(dǎo)線覆冰厚度的計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo)。①耐張段內(nèi)覆冰厚度的計(jì)算當(dāng)輸電線路沒(méi)有出現(xiàn)覆冰時(shí)，導(dǎo)線自重的單位荷載為w11。當(dāng)導(dǎo)線出現(xiàn)覆冰后。在無(wú)風(fēng)狀態(tài)下，單位長(zhǎng)度導(dǎo)線覆冰荷載w21為： （）式中，b1為導(dǎo)線覆冰厚度，單位：mm；d為導(dǎo)線直徑，單位：mm；gn為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度， m/s2。由于已知覆冰時(shí)導(dǎo)線方向上的張力TA和導(dǎo)線在懸掛點(diǎn)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(dǎo)線懸掛點(diǎn)的軸向張力TA為： （） （）式中，T10為導(dǎo)線的水平張力，單位N；l10為導(dǎo)線懸懸掛未偏移時(shí)的檔距，單位m；h10為導(dǎo)線懸掛點(diǎn)未出現(xiàn)覆時(shí)的高度差，單位m；Δl1為導(dǎo)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(fù)值，單位m；β1為絕緣子串偏移后導(dǎo)線懸掛點(diǎn)間高差角，單位度；w31為導(dǎo)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(gè)塔桿懸掛絕緣子串長(zhǎng)度，單位m；φ1為第一個(gè)塔桿懸掛絕緣子串的垂直傾斜角，單位度。根據(jù)測(cè)得的導(dǎo)線張力TA、懸掛點(diǎn)的水平夾角θ和第一個(gè)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(dǎo)線的綜合垂直荷載w31和導(dǎo)線的水平張力T10。根據(jù)求得的導(dǎo)線的綜合垂直荷載w31，由式()和式()進(jìn)行荷載的計(jì)算，可以推算出導(dǎo)線的覆冰厚度b1。②跨越段內(nèi)覆冰厚度的計(jì)算對(duì)第一檔上的懸垂絕緣子串進(jìn)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(dǎo)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(jì)算得出的耐張段內(nèi)導(dǎo)線的水平張力T10，由上式即可以得到第2檔內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線的綜合垂直荷載，單位N/m；l20為第2檔內(nèi)導(dǎo)線在絕緣子串傾斜后的檔距，單位m；h10為第2檔導(dǎo)線在絕緣子串未偏移時(shí)兩端導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高差，單位m；β2為第2檔在絕緣子串偏移后導(dǎo)線懸掛點(diǎn)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(dǎo)線檔距增量Δl2為： （）式中，λ2為第2檔內(nèi)絕緣子串長(zhǎng)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(jì)算可以得出第2檔內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線的綜合垂直荷載w32，而在為覆冰時(shí)導(dǎo)線自重力單位荷載為w12，無(wú)風(fēng)狀態(tài)下導(dǎo)線單位長(zhǎng)度冰荷載為w22。同理由式()和式()進(jìn)行荷載的計(jì)算，可以計(jì)算出第2檔導(dǎo)線的覆冰厚度b2。以后各檔導(dǎo)線的覆冰厚度均可按此方法進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以求得各檔導(dǎo)線的覆冰厚度。在實(shí)際工程求解中，式()、()、()和()組成的一個(gè)非線性方程組，本文采用牛頓拉夫遜法進(jìn)行求解，具體的計(jì)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(cè)的耐張段導(dǎo)線方向上的導(dǎo)線張力TA、懸掛點(diǎn)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(guān)于各檔輸電線路導(dǎo)線綜合荷載w3i和各檔輸電線路導(dǎo)線水平張力Ti0的標(biāo)準(zhǔn)方程組；2）設(shè)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(jì)算雅克比矩陣；4）求解修正方程組，求得w3i和Ti0修正量；5）計(jì)算w3i和Ti0修正值；6）將w3i和Ti0修正值自第三步開始進(jìn)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(jìn)行荷載的計(jì)算，從而得到各檔導(dǎo)線的覆冰厚度bi。無(wú)風(fēng)狀態(tài)下連續(xù)檔導(dǎo)線覆冰厚度計(jì)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(jì)算當(dāng)輸電線路導(dǎo)線受到垂直與導(dǎo)線的橫向水平風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，由于導(dǎo)線形成了弧垂，風(fēng)吹動(dòng)導(dǎo)線后風(fēng)向與導(dǎo)線方向上的夾角均不相同，其風(fēng)荷荷載的大小、方向也不相同。如果把這樣風(fēng)載荷應(yīng)用于輸電線路的實(shí)際工程計(jì)算中，就會(huì)使計(jì)算方法和計(jì)算過(guò)程極大復(fù)雜化。對(duì)于輸電線路，其弧垂相對(duì)于檔距長(zhǎng)度那是很小的，完全可以忽略的，所以導(dǎo)線線長(zhǎng)與斜檔距之間的差距也很小，可以忽略，因此在計(jì)算全檔導(dǎo)線所承受的風(fēng)載荷時(shí)，完全可以認(rèn)為：導(dǎo)線長(zhǎng)度就是斜檔距的長(zhǎng)度，風(fēng)向與導(dǎo)線的夾角也就是風(fēng)向與斜檔距之間的夾角，所以風(fēng)向與導(dǎo)線的夾角在同一檔內(nèi)就成了一個(gè)定值。因此垂直作用在導(dǎo)線上的風(fēng)載荷可以認(rèn)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(dòng)力學(xué)原理，可以計(jì)算出導(dǎo)線覆冰時(shí)垂直于導(dǎo)線方向上的單位水平風(fēng)載荷w41為： （）式中，α為導(dǎo)線風(fēng)壓不均勻系數(shù)，；μsc為導(dǎo)線體形系數(shù)；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；μθ風(fēng)向與導(dǎo)線軸向間的夾角為引起風(fēng)壓隨風(fēng)向的變化系數(shù)；v為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速。Table Nonuniformity coefficient of wind speed設(shè)計(jì)風(fēng)速（m/s）20以下2030303535以上α風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz為： （）式中，Z為基準(zhǔn)風(fēng)速對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)a=；C類指密集建筑群和大城市市區(qū)，設(shè)計(jì)a=，無(wú)單位。此時(shí)，導(dǎo)線的綜合載荷w51可以分解為垂直載荷w31和水平載荷w41，關(guān)系為： （）風(fēng)偏角η與導(dǎo)線綜合載荷w51和垂直載荷w31之間存在下列關(guān)系： （）做導(dǎo)線在水平面內(nèi)的投影，由于兩懸掛點(diǎn)在水平風(fēng)載荷的作用線上的投影間距為零，故懸掛點(diǎn)間無(wú)高差，所以投影面內(nèi)導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)位于檔距中心點(diǎn)處。作用在單位檔距長(zhǎng)度上的風(fēng)荷載為w41/cosβ1，則根據(jù)拋物線方程可得任一點(diǎn)橫向水平張力為： （）導(dǎo)線在風(fēng)的作用下發(fā)生偏移后，任一點(diǎn)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(fēng)載荷引起的橫向張力Thx及垂直張力Tyx的向量和為： （）則導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的導(dǎo)線方向上的張力T A39。為： （）同理根據(jù)斜拋物線計(jì)算理論，垂直投影面內(nèi)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的夾角θVA存在一下關(guān)系： （）根據(jù)測(cè)得的耐張段內(nèi)導(dǎo)線方向上的導(dǎo)線張力T A39。，角度傳感器測(cè)得的導(dǎo)線風(fēng)偏角η，垂直投影面內(nèi)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)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(dǎo)線的綜合載荷w51，由式3 .5 .68經(jīng)行載荷的計(jì)算，可以推導(dǎo)出耐張段內(nèi)導(dǎo)線的覆冰厚度。②跨越段內(nèi)覆冰厚度的計(jì)算在有風(fēng)情況下，對(duì)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(wú)風(fēng)情況下時(shí)完全相同，因此在有風(fēng)情況下，跨越段內(nèi)覆冰厚度的計(jì)算方法與無(wú)風(fēng)情況下的計(jì)算方法完全相同。有風(fēng)情況下，采用牛頓拉夫遜法計(jì)算連續(xù)檔內(nèi)導(dǎo)線覆冰厚度的步驟與無(wú)風(fēng)情況下完全相同，只是在第1步中還應(yīng)添加測(cè)量值：導(dǎo)線風(fēng)偏角，這樣計(jì)算得出的載荷為各檔導(dǎo)線的綜合荷載w5i，同樣在進(jìn)行載荷的計(jì)算便可得到各檔導(dǎo)線的覆冰厚度bi。對(duì)連續(xù)檔導(dǎo)線，在發(fā)生特殊情況：斷檔時(shí)，斷檔的兩側(cè)導(dǎo)線分別相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的連續(xù)檔導(dǎo)線，則采用以上方法對(duì)這兩個(gè)獨(dú)立的連續(xù)檔導(dǎo)線分別計(jì)算覆冰厚度。[68]規(guī)定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(quán)值向量V=V(V1，V2‥‥Vi)T，隱含層到輸出層的權(quán)值向量W=W(W1，W2‥‥Wi)T。其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 Neural network model訓(xùn)練過(guò)程如下：(1)用隨機(jī)數(shù)中比較小的對(duì)每一層的權(quán)值和偏差初始化，以保證網(wǎng)路達(dá)到最大的循環(huán)次數(shù)和最小的誤