一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算領(lǐng)域，具體涉及一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)荷載在工程計(jì)算中被分為長周期的平均風(fēng)和短周期的脈動(dòng)風(fēng)兩部分，因平均風(fēng) 的周期長度遠(yuǎn)大于工程結(jié)構(gòu)物的固有周期，不會(huì)與工程結(jié)構(gòu)物發(fā)生耦合，故其一般被認(rèn)為 在一定范圍內(nèi)均勻恒定，即假定其不存在時(shí)間上的不均勻性，也不存在空間上的不均勻性。 而實(shí)際上，同一時(shí)刻平均風(fēng)在空間范圍內(nèi)的分布也不是均勻的，這已經(jīng)被國外的現(xiàn)場觀測 所證明。平均風(fēng)的這種不均勻性，必然會(huì)對(duì)整檔導(dǎo)線風(fēng)荷載的計(jì)算產(chǎn)生影響。
[0003] 目前，在現(xiàn)行《110kV~750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》和《架空輸電線路桿塔結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中，均未明確指出導(dǎo)線風(fēng)壓不均勻系數(shù)考慮了哪些影響因素，不確定是否 考慮了平均風(fēng)不均勻性的影響；而美國ASCE荷載導(dǎo)則沿用了加拿大學(xué)者Davenport的脈動(dòng) 風(fēng)空間相關(guān)性理論，其推導(dǎo)的導(dǎo)線陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)僅能計(jì)入脈動(dòng)風(fēng)空間不均勻性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方法，該方法快速有 效，彌補(bǔ)了當(dāng)前國內(nèi)外規(guī)范中有關(guān)導(dǎo)線風(fēng)壓不均勻系數(shù)的計(jì)算均無法明確考慮平均風(fēng)不均 勻性的缺陷，提高了整檔導(dǎo)線風(fēng)荷載的計(jì)算的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高了導(dǎo)線的使用壽命、可靠性 與準(zhǔn)確性。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1.測量目標(biāo)區(qū)域各處的平均風(fēng)速；
[0008] 步驟2.根據(jù)所述平均風(fēng)速，計(jì)算得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本；
[0009] 步驟3.統(tǒng)計(jì)所述平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本，得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟1包括：
[0011] 1-1.根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域中的測量導(dǎo)線的檔距長度，布置風(fēng)速觀測點(diǎn)海兩個(gè)所述 風(fēng)速觀測點(diǎn)之間的直線距離小于或等于100米；
[0012] 1-2.所述風(fēng)速觀測點(diǎn)獲取各自區(qū)域中的風(fēng)速數(shù)據(jù)；
[0013] 1-3.根據(jù)所述風(fēng)速數(shù)據(jù)，得到每個(gè)所述風(fēng)速觀測點(diǎn)的測量時(shí)長內(nèi)的平均風(fēng)速。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟1-1中的所述布置所述風(fēng)速觀測點(diǎn)包括：
[0015] 在所述目標(biāo)區(qū)域中架設(shè)鋼管桿，并在每個(gè)所述鋼管桿上均安裝1臺(tái)風(fēng)速儀。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟2包括：
[0017] 2-1.根據(jù)一個(gè)所述風(fēng)速觀測點(diǎn)的所述平均風(fēng)速，得到與該風(fēng)速觀測點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述 測量時(shí)長的平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本；
[0018] 2-2.判斷求得的全部所述風(fēng)速觀測點(diǎn)的平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本在不同空間及 時(shí)段對(duì)應(yīng)的參數(shù)估計(jì)值是否一致；
[0019] 若是，則所述平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本求解完成；
[0020] 若否，則返回2-1。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟2-1包括：
[0022] 將一個(gè)所述風(fēng)速觀測點(diǎn)的所述平均風(fēng)速代入式（1)，得到與該風(fēng)速觀測點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 所述測量時(shí)長的平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本a u:
[0024] 其中，L為典型檔距；d為導(dǎo)線直徑；P為空氣密度；CD。為導(dǎo)線風(fēng)阻系數(shù)；為按 照常規(guī)做法，任選一個(gè)空間點(diǎn)位處的l〇min平均風(fēng)速作為設(shè)計(jì)參考風(fēng)速；:?為第i個(gè)風(fēng)速 觀測點(diǎn)的l〇min平均風(fēng)速山為第i個(gè)風(fēng)速觀測點(diǎn)平均風(fēng)速；U #斤能表征的空間距離；A:為 考慮平均風(fēng)不均勻性的導(dǎo)線風(fēng)壓；5為不考慮平均風(fēng)不均勻性的導(dǎo)線風(fēng)壓；i為1至η個(gè)風(fēng) 速觀測點(diǎn)中的某一個(gè)。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟3包括：
[0026] 3-1.任意選取一個(gè)所述觀測點(diǎn)作為參考點(diǎn)；并將該觀測點(diǎn)的平均風(fēng)速作為參考 風(fēng)速；
[0027] 3-2.根據(jù)所述式（1)及其他所述觀測點(diǎn)的平均風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算得到與該測量時(shí)長 對(duì)應(yīng)的一個(gè)平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)；
[0028] 3-3.分別選取不同的參考點(diǎn)及測量時(shí)長并返回3-2,直到得到不同所述風(fēng)速測量 點(diǎn)的平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本序列；
[0029] 3-4.對(duì)所述均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本序列進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；所述參數(shù)包括：位置參 數(shù)、形狀參數(shù)和尺度參數(shù)。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟3-4包括：
[0031] a.假定所述均風(fēng)壓不均勻系數(shù)服從廣義極值分布，采用極大似然法對(duì)所述均風(fēng)壓 不均勻系數(shù)樣本序列的廣義極值分布累積概率密度函數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；并以不同所述風(fēng)速 測量點(diǎn)的平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本序列參數(shù)估計(jì)值一致為原則，評(píng)估不同所述風(fēng)速測量點(diǎn) 得到的參數(shù)估計(jì)值；
[0032] b.判斷所述參數(shù)估計(jì)值是否滿足平均風(fēng)穩(wěn)態(tài)分布特性，即不同空間點(diǎn)位和不同時(shí) 段取得的風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本參數(shù)估計(jì)值一致；
[0033] 若是，取所述風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本位置參數(shù)估計(jì)值的平均值，即為平均風(fēng)壓不均 勻系數(shù)；
[0034] 若否，則返回步驟1。
[0035] 優(yōu)選的，所述廣義極值分布概率密度函數(shù)f(x)為：
[0036]
[0037] 其中，ξ為形狀參數(shù)，μ為位置參數(shù)，〇為尺度參數(shù)，ξ為形狀參數(shù)，χ為樣本值。
[0038] 優(yōu)選的，述測量時(shí)長大于等于10分鐘。
[0039] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方 法，包括步驟測量目標(biāo)區(qū)域各處的平均風(fēng)速；根據(jù)所述平均風(fēng)速，計(jì)算得到平均風(fēng)壓不均勻 系數(shù)樣本；統(tǒng)計(jì)所述平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本，得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)。本發(fā)明提出的獲 取方法快速有效，彌補(bǔ)了當(dāng)前國內(nèi)外規(guī)范中有關(guān)導(dǎo)線風(fēng)壓不均勻系數(shù)的計(jì)算均無法明確考 慮平均風(fēng)不均勻性的缺陷，提高了整檔導(dǎo)線風(fēng)荷載的計(jì)算的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高了導(dǎo)線的使 用壽命、可靠性與準(zhǔn)確性。
[0040] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0041] 1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，通過按步驟測量目標(biāo)區(qū)域各處的平均風(fēng)速；根據(jù) 所述平均風(fēng)速，計(jì)算得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本；統(tǒng)計(jì)所述平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本，得 到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)。本發(fā)明提出的獲取方法快速有效，彌補(bǔ)了當(dāng)前國內(nèi)外規(guī)范中有關(guān) 導(dǎo)線風(fēng)壓不均勻系數(shù)的計(jì)算均無法明確考慮平均風(fēng)不均勻性的缺陷，提高了整檔導(dǎo)線風(fēng)荷 載的計(jì)算的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高了導(dǎo)線的使用壽命、可靠性與準(zhǔn)確性。
[0042] 2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在導(dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì) 效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方法的流程圖；
[0044] 圖2是本發(fā)明的獲取方法的步驟1的流程圖；
[0045] 圖3是本發(fā)明的獲取方法的步驟2的流程圖；
[0046] 圖4是本發(fā)明的獲取方法的步驟3的流程圖；
[0047] 圖5是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段1的風(fēng)速曲線圖；
[0048] 圖6是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段2的風(fēng)速曲線圖；
[0049] 圖7是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段3的風(fēng)速曲線圖；
[0050] 圖8是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段4的風(fēng)速曲線圖；
[0051] 圖9是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段5的風(fēng)速曲線圖；
[0052] 圖10是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段6的風(fēng)速曲線圖；
[0053] 圖11是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段7的風(fēng)速曲線圖；
[0054] 圖12是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段8的風(fēng)速曲線圖；
[0055] 圖13是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段9的風(fēng)速曲線圖；
[0056] 圖14是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的時(shí)段10的風(fēng)速曲線圖；
[0057] 圖15是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的點(diǎn)格柵陰影面積與斜實(shí)線陰影面積 的比值示意圖；
[0058] 圖16是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)1的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖；
[0059] 圖17是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)2的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖；
[0060] 圖18是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)3的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖；
[0061] 圖19是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)4的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖；
[0062] 圖20是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)5的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖；
[0063] 圖21是本發(fā)明的獲取方法的具體應(yīng)用例中的風(fēng)速觀測點(diǎn)6的離散概率密度與擬 合概率密度曲線的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0065] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種平均風(fēng)空間不均勻性概率獲取方法，方法包括如下 步驟：
[0066] 步驟1.測量目標(biāo)區(qū)域各處的平均風(fēng)速；
[0067] 步驟2.根據(jù)平均風(fēng)速，計(jì)算得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本；
[0068] 步驟3.統(tǒng)計(jì)平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)樣本，得到平均風(fēng)壓不均勻系數(shù)。
[0069] 如圖2所示，步驟1包括：
[0070] 1