本發明涉及電力系統監測與管理，特別涉及了一種配電線覆冰受力的仿真方法及計算查詢系統。
背景技術：
1、惡劣天氣已經成為引起配電線路故障的重要因素，而覆冰是影響電力系統安全的嚴重自然災害，是最容易引發配電線路群發性跳閘的災害類型。較大范圍的覆冰災害可能導致配電線路斷線、導線舞動、倒塔等事故，造成巨大的經濟損失。2021年冬季冰凍災害累計造成南方電網10kv線路覆冰2125條次，停運1349條次，配變停運39749臺次，影響用戶共計199.94萬戶，其中約有90%的事故是因為配電線路覆冰導致線路兩側張力不平衡導致的。因此研究配電線覆冰受力的仿真方法具有重要意義。
2、在現有的輸電塔有限元分析方法中，往往要修改一個簡單的參數，就需要重新由仿真工程師進行重新修改仿真，不便于直接輸入數據得到計算結果，仿真程序易改性差，增加了繁瑣的操作流程。本發明研究應用comsol?multiphysics軟件的app開發器開發數據查詢系統，可以使缺乏有限元建模和仿真分析的非專業人員通過快速修改參數獲得計算結果，能夠幫助工作人員判斷配電線是否存在潛在風險，保障線路安全運行，減少災害發生。
3、以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。
技術實現思路
1、本發明的目的在于為判斷配電線路受覆冰影響是否會產生故障提供判斷依據，提供一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統。
2、為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。
3、一種一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，包括以下步驟。
4、s1構建配電線幾何模型，配置材料屬性，添加相關約束，設置自重荷載、風荷載、覆冰荷載。
5、s2進行網格剖分并設置求解器，進行穩態和瞬態計算，得到結果繪圖。
6、s3通過內置app開發器，利用表單編輯器制作配電線覆冰受力數據查詢系統。
7、進一步的，構建配電線的幾何模型，利用comsol?multiphysics軟件中自帶的繪圖工具，在三維空間坐標下，繪制出一條直線模擬配電線。
8、再進一步的，配置材料屬性，在comsol?multiphysics中添加物理場接口，利用現有的“結構力學”中“線纜”來模擬配電線，并為其配置材料屬性和導線截面積。
9、再進一步的，添加相關約束，設置自重荷載、風荷載、覆冰荷載具體表現為：根據配電線的相關參數和相應的氣象數據，計算配電線的自重荷載、覆冰荷載、風荷載，利用軟件自帶“邊荷載”接口，施加到對應的邊上，同時，利用軟件自帶“固定約束”接口將直線的兩邊固定。
10、作為本發明所述一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統的一種優選方案，其中計算配電線的自重荷載，其計算公式如下。
11、
12、fg是配電線自重荷載，單位為n。
13、m0是配電線單位長度的質量，單位為kg/m。
14、l0是配電線的水平檔距，單位為m。
15、gb是當地重力加速度，gb=9.80665m/s2。
16、作為本發明所述一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統的一種優選方案，其中計算配電線的覆冰荷載，其計算公式如下。
17、
18、fb是導線覆冰荷載，單位為n。
19、δ是覆冰密度，單位為kg/m3，一般情況下取覆冰密度δ=900kg/m3。
20、b是覆冰厚度，單位為m。
21、d是導線的外徑，單位為m。
22、作為本發明所述一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統的一種優選方案，其中計算配電線的風載荷，其計算公式如下。
23、
24、ff是垂直于導線方向的水平風荷載值，單位為n。
25、α是風壓不均勻系數，一般取1.0。
26、μ是空氣密度，單位為kg/m3，一般情況下取空氣密度ρ=1.225kg/m3。
27、v是風速，單位是m/s。
28、cxc是阻力系數，一般取1.0。
29、gc是導線的組合體型系數，不考慮該系數，一般取1.0。
30、gl是跨度系數，一般取1.0。
31、θ是風向與導線方向之間的夾角，該夾角被認為等于90°，意味著風垂直于導體。
32、再進一步的，進行網格剖分并設置求解器，確定研究類型，得到結果繪圖，具體表現如下。
33、（1）網格剖分與求解器設置：根據實際情況設置網格剖分大小，對上述步驟s1所構建的輸電塔仿真模型進行網格剖分和求解器設置。
34、（2）計算與結果繪圖：開展有限元分析，進行穩態和瞬態計算，獲取受力圖、變形圖等。
35、再進一步的，通過內置app開發器，利用表單編輯器制作配電線覆冰受力數據查詢系統。具體表現如下：通過插入對象來進行表單制作，自行設計用戶界面，其中，對象能夠是軟件已內置的對象，也能夠是用戶在對輸電塔建模過程中所產生的對象。
36、作為本發明所述一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統的一種優選方案，其中計算實時風速，使用諧波疊加法模擬脈動風，瞬時風速計算公式如下。
37、
38、umean代表平均風速，指長期統計的穩定風速，代表了風的整體趨勢。
39、u(t)表示風速在平均風速基礎上的隨機波動，脈動風可以用隨機過程來描述，通常通過時間序列來模擬。
40、
41、fk表示離散頻率。
42、?k表示隨機相位角，通常為[0,?2π]范圍內的隨機數。
43、與現有技術相比，本發明的有益技術效果如下。
44、本發明通過能夠綜合分析導線覆冰的實時受力狀況，可以廣泛應用于配電線的有限元建模與受力分析，研究應用comsol?multiphysics軟件的app開發器開發數據查詢系統，可以使缺乏有限元建模和仿真分析的非專業人員通過快速修改參數獲得計算結果，使非專業人員隨時隨地都可以通過輸入相關數據查詢到配電線在不同厚度覆冰時的受力或者形變情況，為判斷配電線路受覆冰影響是否會產生故障提供判斷依據。
1.一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1中構建配電線的幾何模型，利用comsol?multiphysics軟件中自帶的繪圖工具，在三維空間坐標下，繪制出一條直線模擬配電線。
3.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1中配置材料屬性，在comsol?multiphysics中添加物理場接口，利用現有的“結構力學”中“線纜”來模擬配電線，并為其配置材料屬性和導線截面積。
4.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1中添加相關約束，設置自重荷載、風荷載、覆冰荷載具體表現為：根據配電線的相關參數和相應的氣象數據，計算配電線的自重荷載、覆冰荷載、風荷載，利用軟件自帶“邊荷載”接口，施加到對應的邊上，同時，利用軟件自帶“固定約束”接口將直線的兩邊固定。
5.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1計算配電線的自重荷載，其計算公式如下：
6.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1計算配電線的覆冰荷載，其計算公式如下：
7.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s1計算配電線的風載荷，其計算公式如下：
8.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s2進行網格剖分并設置求解器，確定研究類型，得到結果繪圖，具體表現如下：
9.根據權利要求1所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，所述步驟s3為通過內置app開發器，利用表單編輯器制作配電線覆冰受力數據查詢系統。具體表現如下：通過插入對象來進行表單制作，自行設計用戶界面，其中，對象能夠是軟件已內置的對象，也能夠是用戶在對輸電塔建模過程中所產生的對象。
10.根據權利要求7所述的一種配電線覆冰受力的建模仿真方法及數據查詢系統，其特征在于，需要模擬實時風速，使用諧波疊加法模擬脈動風，瞬時風速計算公式如下：