架空电力线路力学计算及绘图功能的VB实现

中图分类号： TU318+.5文献标识码：A文章编号：

架空电力线路的设计，需要进行复杂的线路力学计算、绘制繁杂的应力特性曲线图和弧垂安装曲线图。首先，应确定不同气象条件组合情况下，档内各种电线的比载、应力和使用张力，然后进一步确定起控制作用的气象条件组合、临界档距和各气象组合下，不同代表档距内电线的应力、弧垂，最后据此绘制应力特性曲线图和弧垂安装曲线图。

而架空电力线路力学计算是复杂的，人工计算需要代入数据既多又繁琐且易出错。因此，通过计算机辅助设计，进行架空电力线路力学计算并绘制图纸，对提高生产效率、节省时间、降低错误率是非常必要的。

在从事架空输电线路工程设计工作期间，笔者利用VB语言，编制了架空输电线路电线计算软件。该软件具有线材数据库、11种工况下“整十档距”力学计算、精确单独档距力学计算、防震锤安装距离计算、生成计算书、绘制应力特性曲线图和弧垂安装曲线图等功能。本文旨在于对具有一定特点的几个功能模块进行简介，对其他功能不作一一赘述。

1. 利用状态方程求解临界档距

根据架空线路力学理论有状态方程：

式中、 ——分别为已知和待求情况下的电线最低点的水平应力，

、 ——分别为已知和待求情况下的电线比载，

——为耐张段的代表档距，

——为线材的弹性系数，

——为线材的温度伸长系数，

针对状态方程这个 “一元三次方程”，采用“盛金公式”求解方程的根。解方程核心代码示例如下：

n = (l ^ 2) * (gn(n1) ^ 2) * frminput2.e_ml / 24

m = yl(1) - l ^ 2 * (gm(1) ^ 2) * frminput2.e_ml / 24 / (yl(1) ^ 2) - frminput2.a_pz * frminput2.e_ml * (tn(n1) - tm(1))

qq = -1 / n

pp = m / n

w = qq ^ 2 / 4 + pp ^ 3 / 27

If w > 0 Then x1 = scfg(-1 * qq / 2 + Sqr(qq ^ 2 / 4 + pp ^ 3 / 27)) + scfg(-1 * qq / 2 - Sqr(qq ^ 2 / 4 + pp ^ 3 / 27))

If w < 0 Then x1 = 2 * Sqr(-pp / 3) * Cos((ascd(-qq / (2 * Sqr(-1 * pp ^ 3 / 27)))) / 3)

If w = 0 Then x1 = 3 * qq / pp

x1 = 1 / x1

f = l ^ 2 * gn(n1) / 8 / x1 + l ^ 4 * gn(n1) ^ 3 / 384 / x1 ^ 3

2. 选取临界档距

根据状态方程计算出的临界档距有6个，如下图所示。

将所需判定的某档距区段中的任意档距l先与顶端lad比较，若l>lad，则沿右边走线至lac；若llbd，则再沿右边走线至lbc；若l

3. 单独档距计算

为了设计工作中杆塔力学校核的需要，需从力学曲线图或计算结果文件中查出特定档距的应力情况。该软件的单独档距计算功能可视为一种查表功能，有了这一功能可通过计算，得出特定档距的应力情况，减少了查图表的费时费力，并提高准确性，也可将结果分别以文本文件和EXCEL表格的形式保存，用于输电线路力学EXCEL校验表格（华宇公司应用的又一输电线路力学校验软件）。

4. 保存计算书

编制计算书可用于记录原始数据、计算过程及计算结果，以留档备查。利用VB语言的二进制文件存取功能，可逐行将原始数据和计算结果分别以文本文件的形式保存到用户指定的位置。保存计算书功能核心语句示例如下：

软件最终生成计算书，详见下图。

5. 绘制应力特性曲线和弧垂安装曲线

通过AutoCAD的Application 接口，可以利用VB语言，将计算的大量数据，在CAD中绘制出来，大大减少了绘图时间，提高了准确度。绘图功能核心语句示例如下：

绘制后的图形文件已达到施工图使用要求，详见下图。

利用VB等计算机语言编制计算软件，不但将设计人员从复杂的计算中解放出来，而且为图纸绘制、计算书整理保存等工作提供了极大的便利，同时提高了计算结果的准确性和可靠性。本文介绍的软件已在近20项架空电力线路设计工作中成功应用。

参考文献：

[1] 国电公司，东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册第二版.北京：中国电力出版社，2002

[2] 周振山.高压架空送电线路机械计算.北京：水利电力出版社，1984.10

作者简介：姜明（1980-），男，辽宁葫芦岛人，工程师，2002年毕业于中国矿业大学信电学院，长期从事煤矿机电专业的设计和煤矿建设项目咨询评估工作。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。