输电线路偏心覆冰导线气动阻尼特性分析及舞动失稳研究

导线覆冰舞动现象严重危害输电线路安全稳定运行，目前是我国架空输电线路防灾减灾中面临的重大问题，而现有舞动机理仍不能完全解决该难题。影响导线覆冰舞动的因素众多，其中偏心覆冰导线气动阻尼特性是其关键参数。本项目以偏心覆冰导线气动阻尼特性及其非线性失稳特性为研究对象，对覆冰导线舞动激发影响参数及舞动分岔特性和规律进行基础科学研究。具体内容包括：试验研究几种典型覆冰冰型条件下单导线和分裂导线的气动阻尼特性及其影响因素；理论研究振子模型条件下偏心覆冰导线气动阻尼的表达并分析稳定性条件；基于非线性振动理论研究导线舞动的分岔特性和规律，确定参数影响关系，包括非线性局部性态和全局性态。本项目旨在通过研究偏心覆冰导线气动阻尼这个影响舞动激发的最重要参数的特性，并利用分岔理论分析相关参数对导线稳定性的影响关系，揭示导线偏心覆冰舞动规律，为有效防治输电导线的舞动灾害和研制更先进的防舞动装置提供技术支撑。

导线覆冰舞动现象严重危害输电线路安全稳定运行，是目前我国架空输电线路防灾减灾中面临的重大问题。影响导线覆冰舞动特性的参数众多，其中偏心覆冰导线气动阻尼特性是最重要的一个。本项目以研究偏心覆冰导线气动阻尼特性为基础，利用分岔理论分析了相关参数对导线稳定性的影响关系，进一步揭示了导线覆冰舞动的理论机理，为有效的防治输电导线的舞动灾害和研制更先进的防舞动装置提供理论和技术基础。研究过程得到的主要结论如下：.1、首次详细收集了我国输电线路覆冰舞动事故的历史资料，统计分析了影响舞动激发的主要因素和舞动主要特征；分析得到了相关影响因素与舞动激发及舞动特征的统计规律。.2、完成了不同规格导线在三种风速、三种覆冰厚度、四种覆冰形状条件下的气动参数的稳态和非稳态实验，得到了不同风速、不同冰型、不同冰厚及不同导线型号对气动特性的影响规律，提出了非稳态条件下偏心覆冰导线气动特性变化规律，为气动阻尼特性及舞动机理分析提供了基础实验数据。.3、根据输电线路导线结构，提出了基于随机减量法和ITD识别算法相结合的模态参数识别技术，可以实现环境激励条件下对导线阻尼参数的获取，可方便的完成实际线路模态参数的在线识别。.4、基于输电线路导线结构建立了非线性连续体模型，可以更有效的揭示导线舞动的非线性振动特性。对于非线性气动载荷项采用了7阶及以上多项式拟合公式。导线舞动连续体模型较之集中质量模型和有限元模型可以更有效的利用非线性振动分析方法进行求解。对连续体模型进行离散化处理，考虑多自由耦合的两自由度模型和三自由度模型较之单自由度模型更符合实际情况，多自由度模型舞动幅值较之只考虑单自由度时增加，舞动激发的条件降低。.5、基于连续体模型，通过离散得到单自由度、两自由度和三自由度方程，利用近似方法和奇异性理论分析得到了导线舞动的失稳参数域、分岔特性及滞后特性，进一步揭示了覆冰导线舞动非线性失稳机理及舞动激发后的非线性振动特性，完善了现有的舞动分析理论。.6、基于导线舞动非线性理论模型，首次系统全面的分析了阻尼对舞动激发条件及舞动特征的影响。研究结果表明，导线起舞风速随阻尼的增大而增大，舞动幅值受阻尼比的影响较为明显，当阻尼比达到一定数值时舞动幅值发生急剧下降，通过给导线系统附加阻尼装置的方式实现防舞功能，是一种有效的方法。