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JP6536253B2 - Transmission line behavior analysis device, transmission line behavior analysis method, transmission line behavior analysis program and transmission line system - Google Patents
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Transmission line behavior analysis device, transmission line behavior analysis method, transmission line behavior analysis program and transmission line system Download PDF

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Description

本発明は、送電線挙動解析装置、送電線挙動解析方法、送電線挙動解析プログラムおよび送電線システムに関し、特に、動的な挙動解析技術に関する。   The present invention relates to a transmission line behavior analysis device, a transmission line behavior analysis method, a transmission line behavior analysis program, and a transmission line system, and more particularly to a dynamic behavior analysis technique.

従来から、有限要素法による送電線の挙動解析手法が提案されている(例えば非特許文献1参照)。この挙動解析手法では、送電線モデルに対して、初めに送電線に重力を作用させた状態で静的な釣合解析を行い、その後、重力作用下における釣合状態において動的な挙動解析を行う。   Conventionally, a method of analyzing the behavior of a transmission line by the finite element method has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). In this behavior analysis method, static balance analysis is performed on the transmission line model in the state where gravity is applied to the transmission line first, and then dynamic behavior analysis is performed in the balance state under gravity. Do.

鉄塔および送電線を含む送電線システムの設計においては、送電線の地絡等を防止することが重要である。そのため、従来から、有限要素法による送電線に外力が作用した状態における送電線の挙動解析が行われている(例えば非特許文献1参照)。非特許文献1に記載された送電線の挙動解析は、静的釣合解析と、動的挙動解析とから構成される。静的釣合解析では、送電線モデルに対して、初めに送電線に重力を作用させた状態における静的釣合解析を行い、送電線に重力が作用した状態における送電線の剛性パラメータを算出する。そして、動的釣合解析では、静的釣合解析により算出した剛性パラメータを用いて、重力と変動外力とが作用した状態における送電線の動的な挙動解析をNewmarkβ法に基づいて行う。   In the design of a transmission line system including steel towers and transmission lines, it is important to prevent a ground fault or the like of the transmission line. Therefore, conventionally, behavior analysis of a transmission line in a state where an external force is applied to the transmission line by the finite element method has been performed (see, for example, Non-Patent Document 1). The behavior analysis of the transmission line described in Non-Patent Document 1 includes static balance analysis and dynamic behavior analysis. In static balance analysis, static balance analysis is performed on the transmission line model in the state where gravity is applied to the transmission line first, and the stiffness parameter of the transmission line in the state where gravity acts on the transmission line is calculated Do. And in dynamic balance analysis, dynamic behavior analysis of the power transmission line in the state where gravity and fluctuating external force acted is performed based on Newmark beta method using the stiffness parameter computed by static balance analysis.

清水幹夫、守護雅富、佐藤順一、「送電線のギャロッピングの幾何学的非線形解析」、構造工学論文集、土木学会、1998年3月、Vol.44A、p.951−960Mikio Shimizu, Masato Mamoru, Jun-ichi Sato, "Geometrical Nonlinear Analysis of Galloping on Transmission Lines", Proceedings of Structural Engineering, The Japan Society of Civil Engineers, March 1998, Vol. 44A, p. 951-960

しかしながら、非特許文献1に記載された技術では、動的な挙動解析において、重力と変動外力とが作用する時刻を同時にすると、変動外力の特性によっては、精度の良い解析結果が得られない虞がある。
具体的には、例えば、変動外力が、鉄塔から送電線に伝達する地震波のように比較的振幅が大きく且つ変動周期が短いものであるとする。そして、重力が解析対象時刻0から単位ステップ的に一定の大きさで送電線に作用するとした場合、挙動解析結果が、実際の送電線では到底実現し得ないものとなってしまう。
However, in the technique described in Non-Patent Document 1, when the time when gravity and fluctuating external force act simultaneously at the time of dynamic behavior analysis, depending on the characteristics of fluctuating external force, an accurate analysis result may not be obtained. There is.
Specifically, for example, it is assumed that the fluctuating external force has a relatively large amplitude and a short fluctuation period, such as a seismic wave transmitted from the steel tower to the transmission line. And, if it is assumed that gravity acts on the transmission line with a constant magnitude in a unit step in a unit step from the analysis target time 0, the behavior analysis result becomes something that can not be realized in the actual transmission line.

そこで、本発明は、送電線の挙動解析の精度向上を図ることを目的とする。   Then, an object of this invention is to aim at the precision improvement of the behavior analysis of a transmission line.

本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は特許請求の範囲によって定められるものである。
開示に係る送電線挙動解析装置は、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析装置であって、送電線を複数の要素の集合体として構築する機能、第1外力が作用する第1期間における送電線を構成する各要素の時刻歴を算出した後、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における各要素の時刻歴を算出する機能、および、第1外力を、第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持する機能、を有している。
The present disclosure includes the following inventions. However, the present invention is defined by the scope of claims.
A transmission line behavior analysis device according to the present disclosure is an analysis device that analyzes the dynamic behavior of a transmission line by a finite element method, and has a function of constructing a transmission line as a collection of a plurality of elements, and a first external force A function of calculating time histories of the elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts after calculating the time histories of the elements constituting the power transmission line in the first period; It has a function of asymptotically approaching the first external force to the prescribed external force corresponding to gravity in the first period, and maintaining the first external force as the prescribed external force in the second period.

他の観点から見た本開示に係る送電線挙動解析方法は、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析方法であって、送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、第1外力が作用する第1期間における送電線を構成する各要素の時刻歴を算出するステップと、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における各要素の時刻歴を算出するステップと、を含み、第1外力を、第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持する。 A transmission line behavior analysis method according to the present disclosure according to another aspect of the present invention is an analysis method for analyzing the dynamic behavior of a transmission line by a finite element method, comprising the steps of constructing the transmission line as a collection of plural elements. Calculating the time history of each element constituting the power transmission line in the first period in which the first external force acts, and the time of each element in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts Calculating a history, wherein the first external force is asymptotically approached to the prescribed external force corresponding to the gravity in the first period, and maintained at the prescribed external force in the second period.

他の観点から見た本開示に係る送電線挙動解析プログラムは、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析処理をコンピュータにより実現させる送電線挙動解析プログラムであって、解析処理が、送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、第1外力のみが作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、を含み、第1外力を、第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持する。 The transmission line behavior analysis program according to the present disclosure as viewed from another point of view is a transmission line behavior analysis program that causes a computer to realize an analysis process for analyzing the dynamic behavior of a transmission line by the finite element method. The steps of constructing the transmission line as a group of a plurality of elements, calculating the time history of each of the plurality of elements in the first period in which only the first external force acts, and the second external force other than the first external force and the first external force Calculating time histories of each of the plurality of elements in the second period in which the external force acts, wherein the first external force is asymptotically approached to the prescribed external force corresponding to gravity in the first period, and the prescribed external force in the second period maintain.

他の観点から見た本開示に係る送電線システムは、腕金部を有する鉄塔と、鉄塔の一部を構成する1の腕金部に碍子装置を介して連結された複数の第1送電線と、複数の第1送電線のうちの2つを接続する第2送電線と、を備え、第2送電線が、第1、第2送電線および碍子装置の動的挙動解析の結果に基づいて、第2送電線と腕金部との間の最短距離が距離閾値よりも大きくなるように設定されている。 A transmission line system according to the present disclosure as viewed from another point of view includes a steel tower having arm gold parts, and a plurality of first power transmission lines connected to one arm gold metal part that constitutes a part of the steel tower via insulators. And a second transmission line connecting two of the plurality of first transmission lines, wherein the second transmission line is based on the results of the dynamic behavior analysis of the first and second transmission lines and the insulator device. Thus, the shortest distance between the second power transmission line and the arm portion is set to be larger than the distance threshold.

なお、本開示は、このような特徴的な解析装置や解析方法として実現することができるだけでなく、かかる解析装置を含むシステムとして実現することができる。また、上記解析装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。更に、上記プログラムは、CD−ROM等の記録媒体に記憶させることができる。 The present disclosure can be realized not only as such a characteristic analysis device or analysis method, but also as a system including such an analysis device. In addition, the present invention can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the analysis device. Furthermore, the program can be stored in a storage medium such as a CD-ROM.

本発明によれば、送電線の挙動解析の精度向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of behavior analysis of a transmission line.

実施形態に係る送電線システムを示し、(a)は概略斜視図、(b)は要部拡大図である。The transmission line system which concerns on embodiment is shown, (a) is a schematic perspective view, (b) is a principal part enlarged view. 実施形態に係る解析システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the analysis system concerning an embodiment. 実施形態に係る解析装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the analyzer which concerns on embodiment. 実施形態に係る解析装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the analyzer which concerns on embodiment. 実施形態に係る送電線システムのモデルの一例を示し、(a)は送電線システムの模式図、(b)はモデルの概念図である。An example of the model of the power transmission line system which concerns on embodiment is shown, (a) is a schematic diagram of a power transmission line system, (b) is a conceptual diagram of a model. 実施形態に係る外力関数を示す図であり、(a)は重力に対応する外力を表す外力関数、(b)は地震に起因した外力を表す外力関数である。It is a figure showing an external force function concerning an embodiment, and (a) is an external force function showing an external force corresponding to gravity, (b) is an external force function showing an external force caused by an earthquake. ある時刻における送電線システムの挙動解析の結果を示す図であり、(a)は比較例1に係る解析装置による解析結果、(b)は比較例2に係る解析装置による解析結果、(c)は実施形態に係る解析装置による解析結果を示す。It is a figure which shows the result of behavior analysis of the transmission line system in a certain time, (a) is an analysis result by an analysis device concerning comparative example 1, (b) is an analysis result by an analysis device concerning comparative example 2, (c) These show the analysis result by the analyzer which concerns on embodiment. 比較例2に係る解析装置が用いる重力に対応する外力を表す外力関数を示す図である。It is a figure which shows the external force function showing the external force corresponding to the gravity which the analyzer which concerns on the comparative example 2 uses. 送電線システムの挙動解析の結果を示す図であり、(a)はある時刻におけるジャンパ線の挙動を示す図であり、(b)はジャンパ線を構成するビーム要素と腕金部との間の距離の時刻歴を示す図である。It is a figure which shows the result of the behavior analysis of a transmission line system, (a) is a figure which shows the behavior of the jumper wire at a certain time, (b) is between the beam element which comprises a jumper wire, and an arm metal part It is a figure which shows the time history of distance. 変形例に係る解析装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the analyzer which concerns on a modification.

[1.実施形態の要旨]
本発明は、前述のように、送電線の挙動解析の精度向上を図ることを目的としてなされたものであり、その要旨としては、少なくとも以下(1)〜(11)に示す構成が含まれる。
[1. Summary of the Embodiment]
As described above, the present invention has been made for the purpose of improving the accuracy of behavior analysis of power transmission lines, and the gist thereof includes at least the configurations shown in (1) to (11) below.

(1)実施形態に係る解析装置は、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析装置であって、送電線を複数の要素の集合体として構築する機能、第1外力が作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する機能、および、第1外力を、第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持する機能、を有している。   (1) The analysis apparatus according to the embodiment is an analysis apparatus that analyzes the dynamic behavior of the transmission line by the finite element method, and has a function of constructing the transmission line as an assembly of a plurality of elements, and a first external force acts Calculating a time history of each of the plurality of elements in the first period, and calculating the time history of each of the plurality of elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts; The first external force is approximated to a defined external force corresponding to gravity from 0 in the first period, and is maintained at the defined external force in the second period.

本構成によれば、第1外力が作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する。そして、第1外力が、第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近していき、第2期間において規定外力で維持される。これにより、解析対象時間内のある時刻に第1外力と第2外力が同時に送電線に作用するとして複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合に比べて、送電線に作用する外力の単位時間当たりの変化量の最大値が低減される。従って、数値積分法(例えばNewmarkβ法等)を用いて複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出された時刻歴の精度を向上させることができる。   According to this configuration, after calculating the time histories of each of the plurality of elements in the first period in which the first external force acts, the plurality of elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts Calculate the time history of each element. Then, the first external force gradually approaches from 0 to the defined external force corresponding to the gravity in the first period, and is maintained by the defined external force in the second period. Thereby, the unit time of the external force acting on the transmission line is compared with the case where the time history of each of the plurality of elements is calculated as the first external force and the second external force simultaneously act on the transmission line at a certain time within the analysis target time. The maximum value of the change amount of the hit is reduced. Therefore, when calculating the time history of each of the plurality of elements using a numerical integration method (for example, the Newmark β method or the like), the accuracy of the calculated time history can be improved.

(2)また、例えば、(1)の解析装置において、前記第1外力は、前記第1期間の終了時刻に、一定値となり、前記規定外力となる。
この場合、第1期間から第2期間に切り替わる際の第1外力の変化量が0となる。これにより、第2期間において、外力の変化量は、第2外力の変化量のみに相当することとなるので、数値積分法を用いて複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出値の発散を抑制できるので、算出された時刻歴の精度を向上させることができる。
(2) Further, for example, in the analysis device of (1), the first external force becomes a constant value at the end time of the first period, and becomes the prescribed external force.
In this case, the amount of change in the first external force when switching from the first period to the second period is zero. Thus, in the second period, the amount of change in the external force corresponds to only the amount of change in the second external force. Therefore, when calculating the time histories of each of the plurality of elements using the numerical integration method, Since the divergence can be suppressed, the accuracy of the calculated time history can be improved.

(3)また、例えば、(2)の解析装置において、前記第1外力は、前記規定外力を最大値として滑らかに増加する時間関数で表される。
この場合、第1期間において第1外力の変化量が単調減少して0となる。これにより、数値積分法を用いて複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合、第1期間の終了時近くの時刻における時刻歴の精度を向上させることができる。
(3) Further, for example, in the analysis device of (2), the first external force is represented by a time function which smoothly increases with the prescribed external force as a maximum value.
In this case, the amount of change of the first external force monotonically decreases to 0 in the first period. Thereby, when calculating the time history of each of a plurality of elements using a numerical integration method, it is possible to improve the accuracy of the time history at the time near the end time of the first period.

(4)また、例えば、(3)の解析装置において、前記複数の要素それぞれの質量をm、重力加速度をgとして、前記規定外力は、mgである。
この場合、送電線に対して重力が作用した状態で更に第2外力が作用した場合における送電線の挙動解析を行うことができる。
(4) Further, for example, in the analysis device of (3), the mass of each of the plurality of elements is m, the gravitational acceleration is g, and the prescribed external force is mg.
In this case, it is possible to analyze the behavior of the transmission line in the case where the second external force further acts in a state where the gravity acts on the transmission line.

(5)実施形態に係る解析装置は、上記複数の要素それぞれの時刻歴を線形加速度法により算出するものであってもよい。
本構成によれば、例えば平均加速法により算出した時刻歴に比べて計算誤差を小さくすることができる。
(5) The analysis apparatus according to the embodiment may calculate time histories of each of the plurality of elements by linear acceleration.
According to this configuration, for example, the calculation error can be made smaller than the time history calculated by the average acceleration method.

(6)実施形態に係る解析装置は、上記送電線に前記第1外力が作用した場合における前記複数の要素それぞれに対応する剛性要素を静的釣合解析により算出し、算出した剛性要素に基づいて、剛性マトリクスを生成し、生成した剛性マトリクスを用いて、前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出するものであってもよい。
本構成によれば、第1外力に起因して送電線に生じる張力が、送電線の剛性に及ぼす影響を考慮して、送電線の挙動解析を行うことができるので、時刻歴の精度向上を図ることができる。
(6) The analysis device according to the embodiment calculates the stiffness element corresponding to each of the plurality of elements when the first external force acts on the transmission line by static balance analysis, and is based on the calculated stiffness element Alternatively, a stiffness matrix may be generated, and the generated stiffness matrix may be used to calculate a time history of each of the plurality of elements.
According to this configuration, it is possible to analyze the behavior of the transmission line in consideration of the influence of the tension generated in the transmission line due to the first external force on the rigidity of the transmission line, so the accuracy of the time history can be improved. Can be

(7)実施形態に係る解析装置は、上記複数の要素それぞれが、一次元のビーム要素から構成されているものであってもよい。
本構成によれば、例えば上記送電線が3次元のソリッド要素から構成されている場合に比べて、要素の数を低減することができるので、送電線の挙動解析で行われる計算量の低減を図ることができ、処理負荷の軽減を図ることができる。
(7) In the analysis apparatus according to the embodiment, each of the plurality of elements may be configured of a one-dimensional beam element.
According to this configuration, the number of elements can be reduced compared to, for example, the case where the transmission line is formed of a three-dimensional solid element. Therefore, the amount of calculation performed in the behavior analysis of the transmission line can be reduced. Thus, the processing load can be reduced.

(8)他の観点から見た実施形態に係る解析方法は、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析方法であって、送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、第1外力が作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、を含み、第1外力を、第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持してもよい。
本構成によれば、第1外力が作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する。そして、第1外力が、第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近していき、第2期間において規定外力で維持される。これにより、解析対象時間内のある時刻に第1外力と第2外力が同時に送電線に作用するとして複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合に比べて、送電線に作用する外力の単位時間当たりの変化量の最大値が低減される。従って、数値積分法(例えばNewmarkβ法等)を用いて複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出された時刻歴の精度を向上させることができる。
(8) The analysis method according to the embodiment viewed from another viewpoint is an analysis method for analyzing the dynamic behavior of the transmission line by the finite element method, and the step of constructing the transmission line as a collection of a plurality of elements Calculating a time history of each of the plurality of elements in the first period in which the first external force acts, and a time history of each of the plurality of elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts Calculating the first external force asymptotically to the defined external force corresponding to the gravity in the first period, and may be maintained in the defined external force in the second period.
According to this configuration, after calculating the time histories of each of the plurality of elements in the first period in which the first external force acts, the plurality of elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts Calculate the time history of each element. Then, the first external force gradually approaches from 0 to the defined external force corresponding to the gravity in the first period, and is maintained by the defined external force in the second period. Thereby, the unit time of the external force acting on the transmission line is compared with the case where the time history of each of the plurality of elements is calculated as the first external force and the second external force simultaneously act on the transmission line at a certain time within the analysis target time. The maximum value of the change amount of the hit is reduced. Therefore, when calculating the time history of each of the plurality of elements using a numerical integration method (for example, the Newmark β method or the like), the accuracy of the calculated time history can be improved.

(9)他の観点から見た実施形態に係る送電線挙動解析プログラムは、送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析処理をコンピュータにより実現させる送電線挙動解析プログラムであって、解析処理が、送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、第1外力のみが作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、を含み、第1外力を、第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、第2期間において規定外力に維持する。
本構成によれば、第1外力が作用する第1期間における複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する。そして、第1外力が、第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近していき、第2期間において規定外力で維持される。これにより、解析対象時間内のある時刻に第1外力と第2外力が同時に送電線に作用するとして複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合に比べて、送電線に作用する外力の単位時間当たりの変化量の最大値が低減される。従って、数値積分法(例えばNewmarkβ法等)を用いて複数の要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出された時刻歴の精度を向上させることができる。
(9) The transmission line behavior analysis program according to the embodiment viewed from another viewpoint is a transmission line behavior analysis program that causes a computer to realize an analysis process for analyzing the dynamic behavior of the transmission line by the finite element method. The process comprises the steps of constructing the transmission line as a group of a plurality of elements, calculating the time history of each of the plurality of elements in the first period in which only the first external force acts, and other than the first external force and the first external force Calculating a time history of each of the plurality of elements in the second period in which the second external force acts, wherein the first external force is approximated to the prescribed external force corresponding to gravity in the first period, and in the second period Maintain specified external force.
According to this configuration, after calculating the time histories of each of the plurality of elements in the first period in which the first external force acts, the plurality of elements in the second period in which the second external force other than the first external force and the first external force acts Calculate the time history of each element. Then, the first external force gradually approaches from 0 to the defined external force corresponding to the gravity in the first period, and is maintained by the defined external force in the second period. Thereby, the unit time of the external force acting on the transmission line is compared with the case where the time history of each of the plurality of elements is calculated as the first external force and the second external force simultaneously act on the transmission line at a certain time within the analysis target time. The maximum value of the change amount of the hit is reduced. Therefore, when calculating the time history of each of the plurality of elements using a numerical integration method (for example, the Newmark β method or the like), the accuracy of the calculated time history can be improved.

(10)他の観点から見た実施形態に係る送電線システムは、腕金部を有する鉄塔と、鉄塔の一部を構成する1の腕金部に碍子装置を介して連結された複数の第1送電線と、複数の第1送電線のうちの2つを接続する第2送電線と、を備え、第2送電線が、第1、第2送電線および碍子装置の動的挙動解析により得られる第2送電線と腕金部との間の最短距離が距離閾値よりも大きくなるように設定されている。
本構成によれば、第1、第2送電線および碍子装置の動的挙動解析により得られる第2送電線と腕金部との間の最短距離が距離閾値よりも大きくなるように設定されている。これにより、予め第1、第2送電線および碍子装置の動的挙動解析により第2送電線と腕金部との間の最短距離を算出し、距離閾値を送電線と腕金部との間で絶縁破壊が生じる距離よりも長く設定すれば、地絡を防止できる。
(10) A transmission line system according to an embodiment viewed from another viewpoint comprises a plurality of steel towers having arm bars and a plurality of first steel bars connected to the arm bars constituting a part of the steel tower through a ladder device. According to the dynamic behavior analysis of the first and second transmission lines and the ladder device, the second transmission line includes: one transmission line; and a second transmission line connecting two of the plurality of first transmission lines. The shortest distance between the obtained second power transmission line and the arm portion is set to be larger than the distance threshold.
According to this configuration, the shortest distance between the second transmission line and the arm metal part obtained by the dynamic behavior analysis of the first and second transmission lines and the insulator device is set to be larger than the distance threshold value. There is. Thus, the shortest distance between the second transmission line and the arm portion is calculated in advance by dynamic behavior analysis of the first and second transmission lines and the insulator device, and the distance threshold is set between the transmission line and the arm portion The ground fault can be prevented by setting the distance longer than the distance at which the dielectric breakdown occurs.

(11)また、実施形態に係る送電線システムは、上記動的挙動解析において、上記第1、第2送電線および上記碍子装置それぞれを複数の要素の集合体として構築し、第1外力が作用する第1期間における前記第2送電線を構成する複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および前記第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記第2送電線を構成する複数の要素それぞれの時刻歴を算出し、前記第1外力が、前記第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近し、前記第2期間において前記規定外力で維持されるものであってもよい。
本構成によれば、動的挙動解析において、第1、第2送電線および碍子装置の挙動が的確に捉えられるので、地絡の有無を判定でき、対策をとることが出来る。
(11) Further, in the transmission line system according to the embodiment, in the dynamic behavior analysis, each of the first and second transmission lines and the insulator device is constructed as an assembly of a plurality of elements, and the first external force acts Calculating a time history of each of the plurality of elements constituting the second transmission line in the first period, and then the second transmission line in the second period in which the first external force and the second external force other than the first external force act Calculating a time history of each of a plurality of elements constituting the first element, the first external force asymptotically approaches the prescribed external force corresponding to gravity from 0 in the first period, and is maintained by the prescribed external force in the second period It may be
According to this configuration, in the dynamic behavior analysis, since the behaviors of the first and second power transmission lines and the insulator device can be accurately captured, it is possible to determine the presence or absence of a ground fault and to take measures.

[2.実施形態の詳細]
以下、実施形態の詳細について、図面を参照して説明する。なお、以下に記載する実施形態は、その少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[2. Details of the embodiment]
Hereinafter, details of the embodiment will be described with reference to the drawings. Note that at least a part of the embodiments described below may be combined arbitrarily.

<1>構成
<1−1>解析対象について
まず、本実施形態に係る解析対象である送電線システムの構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る送電線システムを示し、(a)は概略斜視図、(b)は要部拡大図である。
送電線システムは、複数(図1(a)では3本)の鉄塔1と、隣り合う鉄塔1に碍子装置2を介して接続された架渉線3と、架渉線3同士を連結するジャンパ線4と、を備える。ここで、碍子装置2は、各鉄塔1の腕金部11に接続されている。また、ジャンパ線4の両端部それぞれは、碍子装置2における腕金部11に接続される側とは反対側において架渉線3に接続されている。そして、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4から送電線が構成されている。
<1> Configuration <1-1> Regarding Analysis Target First, the configuration of a transmission line system that is an analysis target according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 shows a power transmission line system according to the present embodiment, where (a) is a schematic perspective view and (b) is an enlarged view of the main part.
The transmission line system includes a plurality of (three in FIG. 1 (a)) steel towers 1, an anchor wire 3 connected to the adjacent steel tower 1 via a ladder device 2, and a jumper for connecting the anchor wires 3 to each other. And a line 4. Here, the ladder device 2 is connected to the arm metal part 11 of each steel tower 1. Further, both ends of the jumper wire 4 are connected to the interference wire 3 on the side opposite to the side connected to the arm gold portion 11 in the insulator device 2. A transmission line is composed of the insulator device 2, the wire 3 and the jumper wire 4.

<1−2>解析システムについて
次に、本実施形態に係る解析システム50の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る解析システム50の概略構成図である。
解析システム50は、解析装置51と、入力装置52と、表示装置53と、を備える。
解析装置51は、例えば汎用のコンピュータから構成される。解析装置51は、演算処理部511と、記憶部512と、を備える。ここで、演算処理部511は、例えばプロセッサ等から構成される。また、記憶部512は、メモリから構成される。
<1-2> Analysis System Next, the configuration of the analysis system 50 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an analysis system 50 according to the present embodiment.
The analysis system 50 includes an analysis device 51, an input device 52, and a display device 53.
The analysis device 51 includes, for example, a general-purpose computer. The analysis device 51 includes an arithmetic processing unit 511 and a storage unit 512. Here, the arithmetic processing unit 511 includes, for example, a processor. In addition, the storage unit 512 is configured of a memory.

記憶部512には、解析用コンピュータプログラムが記憶されている。この解析用コンピュータプログラムは、例えばNewmarkβ法を使用した有限要素解析に対応するものである。解析用コンピュータプログラムとしては、例えばMSC社製の「Nastran」が挙げられる。この「Newmarkβ法」の詳細は、<2>において詳細に説明する。また、記憶部512は、更に、解析用コンピュータプログラムが要求する各種パラメータも専用の記憶領域に記憶可能である。
演算処理部511は、記憶部512から上記解析用コンピュータプログラムおよび各種パラメータを読み込んで、解析用コンピュータプログラムを実行することにより、解析処理を行う。
The storage unit 512 stores an analysis computer program. The computer program for analysis corresponds to, for example, finite element analysis using the Newmark β method. Examples of the computer program for analysis include "Nastran" manufactured by MSC. The details of the “Newmark β method” will be described in detail in <2>. The storage unit 512 can further store various parameters required by the analysis computer program in a dedicated storage area.
The arithmetic processing unit 511 reads the computer program for analysis and various parameters from the storage unit 512, and executes the computer program for analysis to perform analysis processing.

入力装置52は、例えばキーボード等から構成される。ユーザが入力装置52を操作することにより、解析装置51の記憶部512に各種パラメータが設定される。
表示装置53は、例えばディスプレイ等から構成される。表示装置53は、解析装置51により解析した結果をユーザに対して表示する。
The input device 52 includes, for example, a keyboard. When the user operates the input device 52, various parameters are set in the storage unit 512 of the analysis device 51.
The display device 53 includes, for example, a display. The display device 53 displays the result analyzed by the analysis device 51 to the user.

<2>動作
次に、本実施形態に係る解析装置51の動作について説明する。
解析装置51は、まず、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4を構成する複数のビーム要素それぞれについて、重力が作用した状態における静的釣合解析を行い、その後、動的釣合解析を行う。
図3および図4は、本実施形態に係る解析装置51の動作を示すフローチャートである。ここでは、解析装置51の全体動作と、全体動作に含まれる時刻歴計算における動作とに分けて説明する。
<2> Operation Next, the operation of the analysis device 51 according to the present embodiment will be described.
The analysis device 51 first performs static balance analysis in a state where gravity acts on each of the plurality of beam elements constituting the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4, and then the dynamic balance analysis I do.
3 and 4 are flowcharts showing the operation of the analysis device 51 according to the present embodiment. Here, the overall operation of the analysis device 51 and the operation in time history calculation included in the overall operation will be separately described.

<2−1>全体動作
まず、解析装置51は、解析対象のモデルを作成する(ステップS1)。ここでは、解析装置51が、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4を含むモデルを作成する。そして、解析装置51は、ユーザが入力装置52を操作して記憶部512に記憶させた各種パラメータに基づいてモデルを作成する。
<2-1> Overall Operation First, the analysis device 51 creates a model to be analyzed (step S1). Here, the analysis device 51 creates a model including the ladder device 2, the bar 3 and the jumper 4. Then, the analysis device 51 creates a model based on various parameters stored in the storage unit 512 by the user operating the input device 52.

図5は、本実施形態に係る送電線システムのモデルの一例を示し、(a)は送電線システムの模式図、(b)はモデルの概念図である。
モデルは、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを複数のビーム要素の集合として構築したものである。ここで、「ビーム要素」とは、引っ張り、曲げ、捩じりの負荷を伝達する要素に相当する。
FIG. 5: shows an example of the model of the transmission line system which concerns on this embodiment, (a) is a schematic diagram of a transmission line system, (b) is a conceptual diagram of a model.
In the model, each of the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is constructed as a set of a plurality of beam elements. Here, the "beam element" corresponds to an element that transmits a load of tension, bending, and torsion.

ここで、碍子装置2は、「B2」個のビーム要素、架渉線3は、「B3」個のビーム要素、ジャンパ線4は、「B4」個のビーム要素から構築されている。そして、ビーム要素の個数B2,B3,B4それぞれは、例えば10,170,100に設定される。
また、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれのビーム要素について、線径、ヤング率、ポアソン比、密度は例えば下記のように設定される。
Here, the forceps device 2 is constructed of “B2” beam elements, the wire 3 is constructed of “B3” beam elements, and the jumper wire 4 is constructed of “B4” beam elements. Then, the numbers B2, B3 and B4 of beam elements are set to 10, 170 and 100, for example.
The wire diameter, the Young's modulus, the Poisson's ratio, and the density of the beam elements of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4 are set as follows, for example.

そして、地震に起因して碍子装置2が接続された腕金部11が振動する。このとき、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4には、腕金部11から碍子装置2を通じて架渉線3およびジャンパ線4に地震に起因した外力が加わる。   And the arm metal part 11 to which the insulator apparatus 2 was connected vibrates resulting from an earthquake. At this time, an external force caused by an earthquake is applied to the ladder wire 3 and the jumper wire 4 from the arm metal part 11 through the insulator device 2 to the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4.

以上のように、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4が、一次元のビーム要素から構成されている。これにより、例えば碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4が3次元のソリッド要素から構成されている場合に比べて、要素の数を低減することができるので、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の挙動解析で行われる計算量の低減を図ることができ、処理負荷の軽減を図ることができる。   As described above, the ladder device 2, the wire 3 and the jumper 4 are composed of one-dimensional beam elements. As a result, for example, the number of elements can be reduced compared to the case where the forceps device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 are composed of three-dimensional solid elements. The amount of calculation performed in the behavior analysis of 3 and the jumper wire 4 can be reduced, and the processing load can be reduced.

図3に戻って、ステップS1の処理の後、解析装置51は、モデルについて静的釣合解析を行う(ステップS2)。これにより、解析装置51は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する複数の要素に対応する剛性要素を算出する。そして、解析装置51は、算出した剛性要素に基づいて、後述のステップS6,S10で行われる時刻歴計算に用いられる剛性マトリクスMを生成する。   Returning to FIG. 3, after the process of step S1, the analysis device 51 performs static balance analysis on the model (step S2). Thereby, the analysis device 51 calculates rigid elements corresponding to a plurality of elements constituting each of the forceps device 2, the wire 3, and the jumper wire 4. Then, the analysis device 51 generates a stiffness matrix M used for time history calculation performed in steps S6 and S10 described later based on the calculated stiffness element.

次に、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4に加わる外力を示す外力関数P[i]を、重力に対応する外力(第1外力)を示す外力関数Pg[i]に設定する(ステップS3)。ここで、また、iは、時間を反映したパラメータであり、時間の経過とともに増加していく0以上の整数である。
図6は、本実施形態に係る外力関数Pg[i],Ps[i]を示す図であり、(a)は重力に対応する外力を表す外力関数Pg[i]、(b)は地震に起因した外力を表す外力関数Ps[i]である。
ここで、重力に対応する外力を表す外力関数Pg[i]は、下記式(1)の関係式を満たす。
Next, an external force function P [i] indicating the external force applied to the forceps device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4 is set to an external force function Pg [i] indicating the external force (first external force) corresponding to the gravity Step S3). Here, i is a parameter reflecting time, and is an integer of 0 or more that increases with the passage of time.
FIG. 6 is a view showing external force functions Pg [i] and Ps [i] according to the present embodiment, where (a) is an external force function Pg [i] representing an external force corresponding to gravity, and (b) is an earthquake. It is an external force function Ps [i] that represents the resulting external force.
Here, an external force function Pg [i] representing an external force corresponding to gravity satisfies the relational expression of the following expression (1).

ここで、t:時刻、Pg[t]:重力に対応する外力(第1外力)、T1(=N1):第1期間の終了時刻、である。
式(1)は、第1外力が、第1期間の終了時刻に、一定値となり、規定外力(重力)となることを表している。
Here, t: time, Pg [t]: external force (first external force) corresponding to gravity, T1 (= N1): end time of the first period.
Expression (1) indicates that the first external force becomes a constant value at the end time of the first period and becomes the defined external force (gravity).

より具体的には、外力関数Pg[i]は、下記式(2)の関係式を満たす。
ここで、t:時刻、Pg[t]:重力に対応する外力(第1外力)、T1:第1期間の長さ、である。
この外力関数Pg[i]で表される第1外力は、規定外力(Pg0)を最大値として、sin曲線で滑らかに増加する時間関数で表される。第1外力は、第1期間T1(時刻0〜時刻N1)において、0から重力に対応する規定外力Pg0に漸近し、第2期間T2(時刻N1以降)において規定外力Pg0で維持される。なお、sin曲線以外の滑らかな曲線を用いることも可能である。
More specifically, the external force function Pg [i] satisfies the relational expression of the following expression (2).
Here, t: time, Pg [t]: external force (first external force) corresponding to gravity, T1: length of first period.
The first external force represented by the external force function Pg [i] is represented by a time function that increases smoothly with a sin curve with the defined external force (Pg0) as the maximum value. The first external force gradually approaches the defined external force Pg0 corresponding to the gravity from 0 in the first period T1 (time 0 to time N1), and is maintained at the defined external force Pg0 in the second period T2 (after time N1). In addition, it is also possible to use smooth curves other than sin curve.

また、前記第1外力が、更に、下記式(3)の関係式を満たす。
但し、m:複数の要素それぞれの質量、g:重力加速度、である。
Further, the first external force further satisfies a relational expression of the following expression (3).
However, m: mass of each of a plurality of elements, g: gravitational acceleration.

式(1)に示すように、第1期間T1から第2期間T2に切り替わる際、重力に対応する外力の変化量は0となる。これにより、第2期間T2において、外力の変化量は、地震に起因した外力の変化量のみに相当することとなる。従って、数値積分法を用いて碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4を構成する複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出値の発散を抑制できるので、算出された時刻歴の精度を向上させることができる。   As shown in Formula (1), when switching from the first period T1 to the second period T2, the amount of change in the external force corresponding to the gravity becomes zero. Thus, in the second period T2, the amount of change in the external force corresponds to only the amount of change in the external force caused by the earthquake. Therefore, when calculating the time histories of each of the plurality of beam elements constituting the ladder device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4 using the numerical integration method, since the divergence of the calculated value can be suppressed, the calculated time history Accuracy can be improved.

また、式(2)に示すように、第1期間T1において重力に対応する外力の変化量が単調減少して0となる。これにより、数値積分法を用いて碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4を構成する複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する場合、第1期間T1の終了時近くの時刻における算出値の発散を抑制できるので、第1期間T1の終了時近くの時刻における時刻歴の精度を向上させることができる。   Further, as shown in the equation (2), the amount of change in the external force corresponding to the gravity in the first period T1 monotonously decreases to zero. Thereby, when calculating the time history of each of the plurality of beam elements constituting the ladder device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4 using the numerical integration method, the calculated value at the time near the end of the first period T1. Can be suppressed, so that the accuracy of the time history near the end of the first period T1 can be improved.

更に、式(3)に示すように、規定外力Pg0が複数のビーム要素それぞれに印加される重力に相当する値に設定される。これにより、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4に対して重力が作用した状態で更に地震に起因した外力が作用した場合における碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の挙動解析を行うことができる。   Furthermore, as shown in the equation (3), the prescribed external force Pg0 is set to a value corresponding to the gravity applied to each of the plurality of beam elements. Thereby, the behavior analysis of the insulator device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4 in the case where the external force caused by the earthquake further acts in a state where the gravity is acting on the insulator device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4. It can be performed.

図3に戻って、ステップS2の処理の後、解析装置51は、時刻パラメータiの初期値i0を「0」に設定するとともに(ステップS4)、時刻パラメータiの終了値Nを「N1」に設定する(ステップS5)。これにより、第1期間T1が、時刻「0」から時刻「N1」までの期間に設定される。   Returning to FIG. 3, after the process of step S2, the analyzer 51 sets the initial value i0 of the time parameter i to "0" (step S4), and sets the end value N of the time parameter i to "N1". It sets (step S5). Thereby, the first period T1 is set to a period from time "0" to time "N1".

次に、ステップS3,S4において設定した初期値i0、終了値Nを引数として時刻歴計算を行う(ステップS6)。この時刻歴計算における処理の詳細は、<2−2>で詳細に説明する。解析装置51は、このステップS5の処理を行うことにより、第1期間T1(時刻「0」〜時刻N1)における各ビーム要素の時刻歴を取得する。   Next, time history calculation is performed with the initial value i0 and the end value N set in steps S3 and S4 as arguments (step S6). Details of the process in this time history calculation will be described in detail in <2-2>. The analysis apparatus 51 acquires the time history of each beam element in the first period T1 (time “0” to time N1) by performing the process of step S5.

続いて、解析装置51は、外力関数P[i]を、重力に対応する外力を表す外力関数Pg[i]と、地震に起因した外力(第2外力)を表す外力関数Ps[i]との和に相当する関数に設定する(ステップS7)。ここで、図6(b)に示すように、外力関数Ps[i]は、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向に時間iの経過とともに振動する3つの成分Psx[i],Psy[i],Psz[i]から構成される。また、図6(b)において、3軸は、例えば碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの延伸方向をX軸、鉛直方向をZ軸となるように設定されている。
前述のように、地震に起因した外力は、鉄塔1の腕金部11から碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する各ビーム要素に伝達される。
Subsequently, the analysis device 51 calculates an external force function P [i] as an external force function Pg [i] representing an external force corresponding to gravity and an external force function Ps [i] representing an external force (second external force) caused by an earthquake. The function is set to a function corresponding to the sum of (step S7). Here, as shown in FIG. 6B, the external force function Ps [i] has three components Psx [that oscillate in the directions of three axes (X axis, Y axis, Z axis) orthogonal to each other as time i elapses. i], Psy [i], Psz [i]. Further, in FIG. 6 (b), the three axes are set so that, for example, the extension direction of each of the insulator device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is the X axis and the vertical direction is the Z axis.
As described above, the external force caused by the earthquake is transmitted from the arm portion 11 of the steel tower 1 to each of the beam elements constituting the insulator device 2, the wire 3 and the jumper wire 4.

その後、解析装置51は、時刻パラメータiの初期値i0を「N1+1」に設定するとともに(ステップS8)、時刻パラメータiの終了値Nを「N2」に設定する(ステップS9)。これにより、第2期間T1が、時刻「N1+1」から時刻「N2」までの期間に設定される。そして、解析装置51による解析対象期間は、時刻「0」〜時刻「N2」の間に相当する。   Thereafter, the analyzer 51 sets the initial value i0 of the time parameter i to "N1 + 1" (step S8), and sets the end value N of the time parameter i to "N2" (step S9). Thus, the second period T1 is set to a period from time "N1 + 1" to time "N2". And the analysis object period by the analysis apparatus 51 is corresponded between time "0"-time "N2".

次に、解析装置51は、ステップS7,S8において設定した初期値i0、終了値Nを引数として時刻歴計算を行う(ステップS10)。解析装置51は、このステップS9の処理を行うことにより、時刻N1+1から時刻N2までの間における各ビーム要素の挙動を示すデータを取得する。   Next, the analysis device 51 performs time history calculation with the initial value i0 and the end value N set in steps S7 and S8 as arguments (step S10). The analysis device 51 acquires the data indicating the behavior of each beam element from time N1 + 1 to time N2 by performing the process of step S9.

以上のように、本実施形態に係る解析装置51は、まず、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4に重力に対応する外力(第1外力)が作用した場合における複数のビーム要素それぞれに対応する剛性要素を静的釣合解析により算出する。次に、解析装置51は、算出した剛性要素に基づいて、剛性マトリクスMを生成し、生成した剛性マトリクスMを用いて、複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する。   As described above, in the analysis device 51 according to the present embodiment, first, each of the plurality of beam elements in the case where an external force (first external force) corresponding to gravity acts on the insulator device 2, the anchoring wire 3 and the jumper wire 4 The rigid element corresponding to is calculated by static balance analysis. Next, the analysis device 51 generates a stiffness matrix M based on the calculated stiffness elements, and uses the generated stiffness matrix M to calculate time histories of each of the plurality of beam elements.

これにより、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4に作用する重力に対応する外力に起因して生じる張力の影響を考慮して、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の挙動解析を行うことができる。従って、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する各ビーム要素の時刻歴の精度向上を図ることができる。   Thus, in consideration of the influence of the tension generated due to the external force corresponding to the gravity acting on the insulator device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4, the behavior of the insulator device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4 Analysis can be performed. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the time history of each beam element constituting each of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4.

<2−2>時刻歴計算における動作
次に、解析装置51の時刻歴計算における動作について説明する。
まず、解析装置51は、時刻パラメータiを初期値i0に設定する(ステップS11)。ここで、ステップS6における時刻歴計算の場合、i0は「0」に設定され、ステップS10における時刻歴計算の場合、i0は「N1+1」に設定される。
<2-2> Operation in Time History Calculation Next, an operation in the time history calculation of the analysis device 51 will be described.
First, the analysis device 51 sets the time parameter i to the initial value i0 (step S11). Here, in the case of time history calculation in step S6, i0 is set to “0”, and in the case of time history calculation in step S10, i0 is set to “N1 + 1”.

次に、解析装置51は、下記式(4)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位u[i]、変位速度v[i]、変位加速度a[i]から、時刻パラメータi+1に対応する変位加速度a[i+1]を算出する(ステップS12)。ここで、Δtは、時刻パラメータiに対応する時刻と、時刻パラメータi+1に対応する時刻との差分時間を反映した値である。   Next, the analysis device 51 uses the relational expression of the following equation (4) to determine the time parameter i + 1 from the displacement u [i], the displacement velocity v [i], and the displacement acceleration a [i] corresponding to the time parameter i. The displacement acceleration a [i + 1] corresponding to is calculated (step S12). Here, Δt is a value reflecting the difference time between the time corresponding to the time parameter i and the time corresponding to the time parameter i + 1.

ここで、変位u[i]、変位速度v[i]、変位加速度a[i]は、下記式(5)に示すようなベクトルで表される。   Here, the displacement u [i], the displacement velocity v [i], and the displacement acceleration a [i] are represented by vectors as shown in the following equation (5).

即ち、変位u[i]、変位速度v[i]、変位加速度a[i]は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する複数のビーム要素それぞれの3軸方向における変位、変位速度、変位加速度を要素とするベクトルで表される。   That is, displacement u [i], displacement velocity v [i], and displacement acceleration a [i] are displacements in the three axial directions of each of a plurality of beam elements constituting each of the forceps device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 , Displacement velocity, and displacement acceleration are represented by vectors.

また、Mは質量マトリクス、Cは減衰マトリクス、Kは剛性マトリクスを示す。更に、P[i]は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する各ビーム要素の3軸方向に対応する要素を有する行列で表される。
ここで、剛性マトリクスKは、前述のステップS2の静的釣合解析により生成されたものである。
Further, M represents a mass matrix, C represents a damping matrix, and K represents a stiffness matrix. Further, P [i] is represented by a matrix having elements corresponding to the three axial directions of each beam element constituting each of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4.
Here, the stiffness matrix K is generated by the static balance analysis in step S2 described above.

続いて、解析装置51は、下記式(6)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位速度v[i]、変位加速度a[i]並びに時刻パラメータi+1に対応する変位加速度a[i+1]から、時刻パラメータi+1に対応する変位速度v[i+1]を算出する(ステップS13)。   Subsequently, the analysis device 51 uses the relational expression of the following equation (6) to determine the displacement velocity v [i] corresponding to the time parameter i, the displacement acceleration a [i], and the displacement acceleration a [i] corresponding to the time parameter i + 1. The displacement velocity v [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 is calculated from i + 1] (step S13).

その後、解析装置51は、下記式(7)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位u[i]、変位速度v[i]、変位加速度a[i]並びに時刻パラメータi+1に対応する変位加速度a[i+1]から、時刻パラメータi+1に対応する変位u[i+1]を算出する(ステップS14)。   After that, the analysis device 51 uses the relational expression of the following equation (7) to cope with the displacement u [i], the displacement velocity v [i], the displacement acceleration a [i], and the time parameter i + 1 corresponding to the time parameter i. The displacement u [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 is calculated from the displacement acceleration a [i + 1] (step S14).

なお、変位加速度a[i+1]、変位速度v[i+1]、変位u[i+1]は、例えばNewton−Raphson法を利用することにより算出される。   The displacement acceleration a [i + 1], the displacement velocity v [i + 1], and the displacement u [i + 1] are calculated by using, for example, the Newton-Raphson method.

次に、解析装置51は、時刻パラメータiを「1」だけインクリメントする(ステップS15)。   Next, the analysis device 51 increments the time parameter i by “1” (step S15).

続いて、解析装置51は、時刻パラメータiが終了値Nよりも大きいか否かを判定する(ステップS16)。
ステップS16において、時刻パラメータiが終了値Nよりも大きいと判定されると(ステップS16:Yes)、解析装置51は、処理を終了する。
一方、ステップS16において、時刻パラメータiが終了値N以下と判定されると(ステップS16:No)、解析装置51は、再びステップS12の処理を行う。
そして、解析装置51は、ステップS1〜S16の一連の処理を行うことにより、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する複数のビーム要素について時刻歴を算出する。そして、解析装置51は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する複数のビーム要素について時刻歴(解析結果)を、表示装置53に表示させる。
Subsequently, the analysis device 51 determines whether the time parameter i is larger than the end value N (step S16).
If it is determined in step S16 that the time parameter i is larger than the end value N (step S16: Yes), the analysis apparatus 51 ends the process.
On the other hand, if it is determined in step S16 that the time parameter i is less than or equal to the end value N (step S16: No), the analysis apparatus 51 performs the process of step S12 again.
Then, the analysis device 51 performs a series of processes in steps S1 to S16 to calculate time histories of a plurality of beam elements constituting each of the ladder device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4. Then, the analysis device 51 causes the display device 53 to display the time history (analysis result) for a plurality of beam elements constituting each of the ladder device 2, the anchoring wire 3 and the jumper wire 4.

ところで、本実施形態では、微小時間Δt内において変位加速度がa[j]からa[j+1]へ直線的に変化するとする線形加速度法を採用した。即ち、βを1/6に設定した。   By the way, in this embodiment, the linear acceleration method is adopted in which the displacement acceleration changes linearly from a [j] to a [j + 1] within the minute time Δt. That is, β was set to 1/6.

これにより、例えば平均加速法により算出した時刻歴に比べて計算誤差を小さくすることができる。   Thereby, for example, the calculation error can be made smaller than the time history calculated by the average acceleration method.

<3>解析結果について
次に、本実施形態に係る解析装置51の解析結果について説明する。
図7は、ある時刻における送電線システムの挙動解析の結果を示す図であり、(a)は比較例1に係る解析装置による解析結果、(b)は比較例2に係る解析装置による解析結果、(c)は本実施形態に係る解析装置51による解析結果を示す。ここで、比較例1に係る解析装置は、重力の影響を無視して解析を行う。また、比較例2に係る解析装置は、重力成分を表す外力関数として、本実施形態に係る外力関数Pg[i]とは異なる外力関数Pg2[i]を用いる。
<3> Analysis Result Next, an analysis result of the analysis device 51 according to the present embodiment will be described.
FIG. 7 is a diagram showing the result of behavior analysis of the transmission line system at a certain time, where (a) is an analysis result by the analysis apparatus according to comparative example 1, and (b) is an analysis result by the analysis apparatus according to comparative example 2. And (c) show the analysis result by the analysis device 51 according to the present embodiment. Here, the analysis device according to the first comparative example performs analysis ignoring the influence of gravity. Moreover, the analysis apparatus which concerns on the comparative example 2 uses the external force function Pg2 [i] different from the external force function Pg [i] which concerns on this embodiment as an external force function which represents a gravity component.

図8は、比較例2に係る解析装置が用いる重力に対応する外力を表す外力関数Pg2[i]を示す図である。
外力関数Pg2[i]は、地震成分を表す外力関数Ps[i]が立ち上がる時刻N11より前の時刻では「0」で維持され、時刻N11にPg0となる単位ステップ関数である。
また、これらの挙動解析において、微小時間Δtは0.01secに設定した。また、減衰マトリクスCは、単位行列に定数0.997を乗じて得られるものとした。
FIG. 8 is a view showing an external force function Pg2 [i] representing an external force corresponding to the gravity used by the analysis device according to the second comparative example.
The external force function Pg2 [i] is a unit step function which is maintained at "0" at a time before the time N11 at which the external force function Ps [i] representing the earthquake component rises, and becomes Pg0 at the time N11.
Also, in these behavior analysis, the minute time Δt was set to 0.01 sec. The attenuation matrix C is obtained by multiplying the unit matrix by the constant 0.997.

比較例1に係る解析装置による解析結果では、架渉線3が短い周期で波打った形状となっている。しかしながら、地震時における現実の架渉線3の挙動とはかけ離れたものとなっている。   In the analysis result by the analysis device according to Comparative Example 1, the shape of the interposing wire 3 is a wave in a short cycle. However, it is far from the actual behavior of the wire 3 at the time of the earthquake.

また、比較例2に係る解析装置による解析結果では、重力成分の付加と地震成分の付加とが、同時に開始されることに起因して、振幅が大きくなり、地震時における現実の架渉線3の挙動とはかけ離れたものとなっている。   Further, in the analysis result by the analysis device according to Comparative Example 2, the amplitude becomes large due to the addition of the gravity component and the addition of the earthquake component being started at the same time, and the actual interference wire at the time of earthquake 3 It is far from the behavior of

これらに対して、本実施形態に係る解析装置による解析結果では、架渉線3が滑らかに波打つ形状となり、比較的現実の架渉線3の挙動に近いものとなっている。   On the other hand, in the analysis result by the analysis device according to the present embodiment, the wire 3 has a smooth wavy shape, which is relatively close to the behavior of the actual wire 3.

図9は、送電線システムの挙動解析の結果を示す図であり、(a)はある時刻におけるジャンパ線4の挙動を示す図であり、(b)はジャンパ線4を構成するビーム要素Po1と腕金部11との間の距離Wdの時刻歴を示す図である。なお、図9(b)において、「Wd1」は、ジャンパ線4が重力下で釣り合い状態を維持している場合におけるビーム要素Po1と腕金部11との間の距離に相当する。   FIG. 9 is a diagram showing the result of behavior analysis of the transmission line system, where (a) is a diagram showing the behavior of the jumper wire 4 at a certain time, and (b) is a beam element Po1 composing the jumper wire 4 It is a figure which shows the time history of distance Wd between arms 11. In FIG. 9B, “Wd1” corresponds to the distance between the beam element Po1 and the arm 11 in the case where the jumper wire 4 maintains a balanced state under gravity.

図9(a)に示すように、ジャンパ線4は、そのヤング率やポアソン比等により定まる固有の振動モードで振動する。そして、ジャンパ線4を構成する各ビーム要素と腕金部11との間の最短距離のうち、ビーム要素Po1と腕金部11との間の最短距離Wd2が最も短くなる。   As shown in FIG. 9A, the jumper wire 4 vibrates in a unique vibration mode determined by its Young's modulus, Poisson's ratio, and the like. The shortest distance Wd2 between the beam element Po1 and the arm gold portion 11 is the shortest among the shortest distances between the beam elements constituting the jumper wire 4 and the arm gold portion 11.

また、図9(b)に示すように、ジャンパ線4に重力と地震に起因した外力との両方が印加されている場合、ビーム要素Po1と腕金部11との間の距離Wdは、最短距離Wd2と最長距離Wd3との間で振動する。   Further, as shown in FIG. 9B, when both of the gravity and the external force caused by the earthquake are applied to the jumper wire 4, the distance Wd between the beam element Po1 and the arm gold portion 11 is the shortest. It vibrates between the distance Wd2 and the longest distance Wd3.

ここにおいて、ジャンパ線(第2送電線)4が、碍子装置2、架渉線(第1送電線)3およびジャンパ線4の動的挙動解析により得られる、ジャンパ線4と腕金部11との間の最短距離(例えばWd2)が距離閾値よりも大きくなるように設定されている。ここで、「距離閾値」は、ジャンパ線4と腕金部11との間で絶縁破壊が生じる距離よりも長く設定されている。
これにより、予め碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の動的挙動解析によりジャンパ線4と腕金部11との間の最短距離(例えばWd2)を算出すれば、地絡の有無を判定でき、対策をとることが出来る。
Here, jumper wire 4 and arm metal portion 11 are obtained by analyzing dynamic behavior of ladder device 2, transmission wire 3 (first transmission wire) and jumper wire 4. Is set to be larger than the distance threshold (for example, Wd2). Here, the “distance threshold” is set to be longer than the distance at which the dielectric breakdown occurs between the jumper wire 4 and the arm portion 11.
Thus, if the shortest distance (for example, Wd2) between the jumper wire 4 and the arm metal portion 11 is calculated in advance by dynamic behavior analysis of the insulator device 2, the anchoring wire 3 and the jumper wire 4, the presence or absence of a ground fault can be obtained. It can be judged and measures can be taken.

そして、上記動的挙動解析において、前述のように、重力に対応する外力が、第1期間T1において0から重力に対応する規定外力Pg0に漸近し、第2期間T2において規定外力Pg0で維持される。これにより、上記動的挙動解析において、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の挙動が的確にとらえられるので、地絡の有無を判定でき、対策をとることができる。   Then, in the above-mentioned dynamic behavior analysis, as described above, the external force corresponding to the gravity gradually approaches 0 to the defined external force Pg0 corresponding to the gravity in the first period T1 and is maintained at the defined external force Pg0 in the second period T2. Ru. As a result, in the above-mentioned dynamic behavior analysis, the behaviors of the insulator device 2, the anchoring wire 3 and the jumper wire 4 can be accurately captured, so that the presence or absence of a ground fault can be determined, and measures can be taken.

<4>まとめ
結局、本実施形態に係る解析装置51は、まず、重力(第1外力)が作用する第1期間T1(0〜N1)における、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4を構成する複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する。その後、重力および地震に起因した外力(第2外力)が作用する第2期間T2(N1以降)における、上記複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する。そして、重力が、第1期間T1において0から重力に対応する規定外力に漸近していき、第2期間T2において規定外力で維持される。これにより、例えば時刻「0」に重力と地震外力が同時に、ジャンパ線4等に作用するとして上記複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する場合に比べて、ジャンパ線4等に作用する外力の単位時間当たりの変化量の最大値が低減される。従って、数値積分法(例えばNewmarkβ法等)を用いて上記複数のビーム要素それぞれの時刻歴を算出する場合、算出される時刻歴の精度を向上させることができる。
<4> Summary After all, first, the analysis device 51 according to the present embodiment includes the forceps device 2, the anchor wire 3, and the jumper wire 4 in the first period T1 (0 to N1) in which gravity (first external force) acts. The time history of each of a plurality of beam elements constituting Thereafter, time histories of each of the plurality of beam elements in a second period T2 (after N1) in which an external force (second external force) caused by gravity and an earthquake acts are calculated. Then, the gravity gradually approaches from 0 to the defined external force corresponding to the gravity in the first period T1, and is maintained by the defined external force in the second period T2. Thus, for example, the gravity and the seismic force simultaneously act on jumper wire 4 etc. at time “0”, compared with the case where the time histories of each of the plurality of beam elements are calculated, the external force acting on jumper wire 4 etc. The maximum value of the variation per unit time is reduced. Therefore, when the time histories of each of the plurality of beam elements are calculated using a numerical integration method (for example, the Newmark β method or the like), the accuracy of the calculated time history can be improved.

[3.変形例]
(1)実施形態では、微小時間Δt内において変位加速度が直線的に変化すると仮定する線形加速度法(β:1/6)を採用する例について説明したが、微小時間Δt内における変位加速度の変化は直線的に限定されるものではない。例えば、微小時間Δt内における変位加速度が、当該微小時間Δtにおける最初の値と最後の値との平均値で維持されると仮定する平均加速度法(β:1/4)を採用してもよい。
本構成によれば、線形加速度法に比べて、算出される変位、変位速度および変位加速度の値が安定する。
[3. Modified example]
(1) In the embodiment, an example is described in which the linear acceleration method (β: 1/6) is assumed to assume that the displacement acceleration changes linearly within the minute time Δt, but the change of the displacement acceleration within the minute time Δt Is not limited linearly. For example, an average acceleration method (β: 1/4) may be adopted, which assumes that the displacement acceleration in the minute time Δt is maintained at the average value of the first value and the last value in the minute time Δt. .
According to this configuration, the values of displacement, displacement velocity, and displacement acceleration that are calculated are more stable than linear acceleration.

また、微小時間Δt内における変位加速度が、当該微小時間Δtにおける中間時点で、最初の値から最後の値にステップ的に変化すると仮定する段階加速度法(β:1/8)を採用してもよい。更に、βの値を1/12に設定してもよい。
本構成によれば、線形加速度法に比べて、算出される変位、変位速度および変位加速度の精度向上が可能となる。
In addition, even if the stepwise acceleration method (β: 1/8) is adopted, it is assumed that the displacement acceleration in the minute time Δt changes stepwise from the first value to the last value at an intermediate time point in the minute time Δt. Good. Furthermore, the value of β may be set to 1/12.
According to this configuration, it is possible to improve the accuracy of the displacement, displacement velocity and displacement acceleration which are calculated, as compared with the linear acceleration method.

(2)実施形態では、Newmarkβ法により、時刻i(時刻パラメータi)の変位、変位速度および変位加速度から、次の時刻i+1(時刻パラメータi+1)の変位、変位速度および変位加速度の時刻歴を算出する例について説明した。但し、例えば、時刻i(時刻パラメータi)の加速度が、時刻i−3〜時刻i−1における加速度の平均値に相当するものとして、時刻iにおける変位、変位速度および変位加速度の時刻歴を算出するようにしてもよい。 (2) In the embodiment, the Newmark β method calculates the time history of the next time i + 1 (time parameter i + 1), the displacement speed, and the displacement acceleration from the displacement, the displacement speed, and the displacement acceleration of time i (time parameter i) An example was described. However, for example, assuming that the acceleration at time i (time parameter i) corresponds to the average value of the acceleration at time i-3 to time i-1, the time history of displacement, displacement speed and displacement acceleration at time i is calculated You may do it.

図10は、本変形例に係る解析装置の時刻歴計算における動作を示すフローチャートである。
まず、解析装置は、実施形態と同様の計算方法により、時刻i0における変位u[i0]、変位速度v[i0]および変位加速度a[i0]を算出し(ステップS21)、その後、時刻i0+1における変位u[i0+1]、変位速度v[i0+1]および変位加速度a[i0+1]を算出する(ステップS22)。
次に、解析装置は、時刻パラメータiを初期値i0+2に設定する(ステップS23)。
FIG. 10 is a flowchart showing an operation in time history calculation of the analysis apparatus according to the present modification.
First, the analysis apparatus calculates displacement u [i0], displacement velocity v [i0] and displacement acceleration a [i0] at time i0 by the same calculation method as that of the embodiment (step S21), and then at time i0 + 1. The displacement u [i0 + 1], the displacement velocity v [i0 + 1], and the displacement acceleration a [i0 + 1] are calculated (step S22).
Next, the analysis device sets the time parameter i to the initial value i0 + 2 (step S23).

続いて、解析装置は、下記式(8)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位u[i]、変位速度v[i]並びに時刻パラメータi−2〜iに対応する変位加速度a[i−2]〜a[i]から、時刻パラメータi+1に対応する変位加速度a[i+1]を算出する(ステップS24)。ここで、Δtは、実施形態と同様に、差分時間を反映した値である。   Subsequently, the analysis apparatus uses the relational expression of the following equation (8) to determine the displacement u [i] corresponding to the time parameter i, the displacement velocity v [i], and the displacement acceleration corresponding to the time parameters i-2 to i. The displacement acceleration a [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 is calculated from a [i-2] to a [i] (step S24). Here, Δt is a value reflecting the difference time as in the embodiment.

ここで、変位u[i]、変位速度v[i]、変位加速度a[i]は、実施形態と同様に、上記式(5)に示すようなベクトルで表される。   Here, the displacement u [i], the displacement velocity v [i], and the displacement acceleration a [i] are represented by vectors as shown in the above equation (5), as in the embodiment.

また、実施形態と同様に、Mは質量マトリクス、Cは減衰マトリクス、Kは剛性マトリクスを示す。更に、P[i]は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれを構成する各ビーム要素の3軸方向に対応する要素を有するベクトルである。   Also, as in the embodiment, M represents a mass matrix, C represents an attenuation matrix, and K represents a stiffness matrix. Further, P [i] is a vector having elements corresponding to the three axial directions of each beam element constituting each of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4.

続いて、解析装置51は、下記式(9)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位速度v[i]並びに時刻パラメータ(i−2)〜iに対応する変位加速度a[i−2]〜a[i]から、時刻パラメータi+1に対応する変位速度v[i+1]を算出する(ステップS25)。   Subsequently, the analysis device 51 uses the relational expression of the following equation (9) to determine the displacement velocity v [i] corresponding to the time parameter i and the displacement acceleration a [i corresponding to the time parameters (i-2) to i. From -2] to a [i], the displacement velocity v [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 is calculated (step S25).

その後、解析装置は、下記式(7)の関係式を用いて、時刻パラメータiに対応する変位u[i]、変位速度v[i]並びに時刻パラメータ(i−2)〜iに対応する変位加速度a[i]から、時刻パラメータi+1に対応する変位u[i+1]を算出する(ステップS26)。   After that, the analysis apparatus uses the relational expression of the following equation (7), and the displacement u [i] corresponding to the time parameter i, the displacement velocity v [i], and the displacement corresponding to the time parameters (i-2) to i The displacement u [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 is calculated from the acceleration a [i] (step S26).

次に、解析装置は、時刻パラメータiを「1」だけインクリメントし(ステップS27)、続いて、時刻パラメータiが終了値Nよりも大きいか否かを判定する(ステップS28)。   Next, the analysis device increments the time parameter i by "1" (step S27), and subsequently determines whether the time parameter i is larger than the end value N (step S28).

本構成によれば、時刻パラメータi+1に対応する変位u[i+1]、変位速度v[i+1]、変位加速度a[i+1]を算出する際、時刻(i+1)よりも前の3つの時刻(i−2)〜iにおける変位加速度の平均値を用いる。これにより、変位加速度が急激に大きく変化した場合でも、算出される変位、変位速度および変位加速度が発散してしまうのを抑制できるので、算出される変位、変位速度および変位加速度の時刻歴の安定性向上を図ることができる。   According to this configuration, when the displacement u [i + 1], the displacement velocity v [i + 1], and the displacement acceleration a [i + 1] corresponding to the time parameter i + 1 are calculated, three times (i−) before time (i + 1) are calculated. 2) Use the average value of displacement acceleration in i. As a result, even when the displacement acceleration changes rapidly and significantly, it is possible to suppress the divergence of the calculated displacement, displacement speed and displacement acceleration, so that the calculated displacement, displacement speed and displacement acceleration are stable in time. It is possible to improve the quality.

(3)実施形態では、Newmarkβ法を用いて変位加速度、変位速度および変位を算出する例について説明したが、算出方法はこれに限定されるものではなく、例えばウィルソンθ法やルンゲクッタ法を採用してもよい。 (3) In the embodiment, the example of calculating the displacement acceleration, the displacement velocity and the displacement using the Newmark β method has been described, but the calculation method is not limited thereto. For example, the Wilson θ method or Runge-Kutta method is adopted. May be

(4)実施形態では、第1外力として、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれに加わる重力を反映したものとする例について説明した。但し、第1外力の種類は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれに対して、一定方向に一定の大きさで継続的に加わる力を反映したものであれば重力を反映したものに限定されるものではない。例えば、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4のいずれかが、弾性特性等を無視できるような絶縁部材により他の固定構造物に固定されている場合を想定する。この場合、第1外力として、第1外力として、重力の他に絶縁部材により引っ張られる力を反映したものとすればよい。 (4) In the embodiment, an example has been described in which gravity applied to each of the forceps device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is reflected as the first external force. However, if the type of the first external force reflects the force continuously applied with a constant magnitude in a constant direction to each of the ladder device 2, the anchor wire 3 and the jumper wire 4, the gravity is reflected. It is not limited to things. For example, it is assumed that any one of the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is fixed to another fixed structure by an insulating member which can ignore elastic characteristics and the like. In this case, as the first external force, in addition to gravity, a force pulled by the insulating member may be reflected as the first external force.

(5)実施形態で説明したように、Newmarkβ法を用いて変位加速度、変位速度および変位それぞれの時刻歴を算出する場合、算出される時刻歴の精度は、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの固有振動特性に左右される。具体的には、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの最小固有周期と、Newmarkβ法で用いられる微小時間Δtとの間の大小関係に依存する。微小時間Δtは、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの最小固有周期の1/5〜1/6程度が妥当とされる。 (5) As described in the embodiment, when the time history of each of displacement acceleration, displacement velocity and displacement is calculated using the Newmark β method, the accuracy of the calculated time history is calculated by using the forceps device 2, the interference wire 3 and It depends on the natural vibration characteristic of each jumper wire 4. Specifically, it depends on the magnitude relationship between the minimum natural period of each of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4 and the minute time Δt used in the Newmark β method. The minute time Δt is about 1/5 to 1/6 of the minimum natural period of each of the ladder device 2, the wire 3, and the jumper wire 4.

そこで、実施形態について、微小時間Δtを、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの最小固有周期に基づいて設定するようにしてもよい。この場合、最小固有周期を例えばサブスペース法により算出すればよい。
本構成によれば、変位加速度、変位速度および変位それぞれの時刻歴の精度向上を図ることができる。
Therefore, in the embodiment, the minute time Δt may be set based on the minimum natural period of each of the insulator device 2, the wire 3, and the jumper wire 4. In this case, the minimum natural period may be calculated by, for example, the subspace method.
According to this configuration, it is possible to improve the accuracy of the displacement acceleration, the displacement speed, and the time history of each of the displacements.

(6)実施形態では、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれが、ビーム要素から構成されているものとしたが、かならずしもビーム要素から構成されるものに限定されるものではない。例えば、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4の全部または一部が、シェル要素やソリッド要素から構成されていてもよい。
例えば、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれが、3次元のソリッド要素から構成されている場合、碍子装置2、架渉線3およびジャンパ線4それぞれの挙動をより詳細に解析することができる。
(6) In the embodiment, each of the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is composed of the beam element, but the present invention is not necessarily limited to the beam element. For example, all or part of the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 may be composed of a shell element or a solid element.
For example, when each of the ladder device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is composed of a three-dimensional solid element, the behavior of each of the device 2, the wire 3 and the jumper wire 4 is analyzed in more detail be able to.

[4.付記]
上記実施の形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[4. Appendix]
The above embodiments and modifications should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 鉄塔
2 碍子装置
3 架渉線
4 ジャンパ線
11 腕金部
50 解析システム
51 解析装置
52 入力装置
53 表示装置
511 演算処理部
512 記憶部
REFERENCE SIGNS LIST 1 steel tower 2 ladder device 3 engagement wire 4 jumper wire 11 arm metal portion 50 analysis system 51 analysis device 52 input device 53 display device 511 calculation processing unit 512 storage unit

Claims (10)

送電線の動的挙動を有限要素法により解析する送電線挙動解析装置であって、
前記送電線を複数の要素の集合体として構築する機能、
第1外力が作用する第1期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および前記第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する機能、および、
前記第1外力を、前記第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近させ、前記第2期間において前記規定外力に維持する機能
を有している送電線挙動解析装置。
A transmission line behavior analysis apparatus for analyzing the dynamic behavior of a transmission line by the finite element method,
A function of constructing the transmission line as a collection of a plurality of elements,
After calculating the time history of each of the plurality of elements in the first period in which the first external force acts, the time of each of the plurality of elements in the second period in which the first external force and the second external force other than the first external force act Function to calculate history, and
The transmission line behavior analysis device which has a function which makes said 1st external force asymptotically approach to prescribed external force corresponding to gravity from 0 in said 1st period, and to maintain said prescribed external force in said 2nd period.
前記第1外力は、前記第1期間の終了時刻に、一定値となり、前記規定外力となる請求項1記載の送電線挙動解析装置。   The power transmission line behavior analysis device according to claim 1, wherein the first external force becomes a constant value at the end time of the first period and becomes the prescribed external force. 前記第1外力は、前記規定外力を最大値として滑らかに増加する時間関数で表される請求項2記載の送電線挙動解析装置。   The transmission line behavior analysis device according to claim 2, wherein the first external force is represented by a time function that smoothly increases with the prescribed external force as a maximum value. 前記複数の要素それぞれの質量をm、重力加速度をgとして、前記規定外力は、mgである請求項3記載の送電線挙動解析装置。   The transmission line behavior analysis device according to claim 3, wherein the prescribed external force is mg, where m is a mass of each of the plurality of elements and g is a gravitational acceleration. 前記複数の要素それぞれの時刻歴を線形加速度法により算出する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の送電線挙動解析装置。   The transmission line behavior analysis device according to any one of claims 1 to 4, wherein the time history of each of the plurality of elements is calculated by a linear acceleration method. 前記送電線に前記第1外力が作用した場合における前記複数の要素それぞれに対応する剛性要素を静的釣合解析により算出し、算出した剛性要素に基づいて、剛性マトリクスを生成し、
生成した剛性マトリクスを用いて、前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出する
請求項5記載の送電線挙動解析装置。
The stiffness element corresponding to each of the plurality of elements when the first external force acts on the transmission line is calculated by static balance analysis, and a stiffness matrix is generated based on the calculated stiffness element,
The transmission line behavior analysis device according to claim 5, wherein the time history of each of the plurality of elements is calculated using the generated stiffness matrix.
前記複数の要素それぞれは、一次元のビーム要素から構成されている
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の送電線挙動解析装置。
The transmission line behavior analysis device according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the plurality of elements is configured of a one-dimensional beam element.
送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析方法であって、
前記送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、
第1外力のみが作用する第1期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、
第1外力および前記第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、を含み、
前記第1外力を、前記第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、前記第2期間において前記規定外力に維持する
送電線挙動解析方法。
An analysis method for analyzing the dynamic behavior of a transmission line by the finite element method,
Constructing the transmission line as an assembly of a plurality of elements;
Calculating time histories of each of the plurality of elements in a first period in which only the first external force acts;
Calculating time histories of each of the plurality of elements in a second period in which a first external force and a second external force other than the first external force act,
A transmission line behavior analysis method, wherein the first external force is asymptotically approached to a defined external force corresponding to gravity in the first period, and is maintained at the defined external force in the second period.
送電線の動的挙動を有限要素法により解析する解析処理をコンピュータにより実現させる送電線挙動解析プログラムであって、
前記解析処理は、
前記送電線を複数の要素の集合体として構築するステップと、
第1外力のみが作用する第1期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、
第1外力および前記第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記複数の要素それぞれの時刻歴を算出するステップと、を含み、
前記第1外力を、前記第1期間において重力に対応する規定外力に漸近させ、前記第2期間において前記規定外力に維持する
送電線挙動解析プログラム。
A transmission line behavior analysis program that causes a computer to realize analysis processing that analyzes the dynamic behavior of a transmission line by the finite element method,
The analysis process is
Constructing the transmission line as an assembly of a plurality of elements;
Calculating time histories of each of the plurality of elements in a first period in which only the first external force acts;
Calculating time histories of each of the plurality of elements in a second period in which a first external force and a second external force other than the first external force act,
The transmission line behavior-analysis program which makes the said 1st external force asymptotically approach to the prescription | regulation external force corresponding to gravity in the said 1st period, and is maintained at the said prescription | regulation external force in the said 2nd period.
腕金部を有する鉄塔と、
鉄塔の一部を構成する1の腕金部に碍子装置を介して連結された複数の第1送電線と、
前記複数の第1送電線のうちの2つを接続する第2送電線と、を備え、
前記第2送電線は、前記第1、第2送電線および前記碍子装置の動的挙動解析の結果に基づいて、前記第2送電線と前記腕金部との間の最短距離が距離閾値よりも大きくなるように設定されている送電線システムであって、
前記動的挙動解析において、
前記第1、第2送電線および前記碍子装置それぞれを複数の要素の集合体として構築し、
第1外力が作用する第1期間における前記第2送電線を構成する複数の要素それぞれの時刻歴を算出した後、第1外力および前記第1外力以外の第2外力が作用する第2期間における前記第2送電線を構成する複数の要素それぞれの時刻歴を算出し、
前記第1外力を、前記第1期間において0から重力に対応する規定外力に漸近させ、前記第2期間において前記規定外力に維持する、送電線システム。
A steel tower with arms,
A plurality of first power transmission lines connected via insulators to one arm metal part constituting a part of the steel tower;
A second power transmission line connecting two of the plurality of first power transmission lines;
In the second power transmission line, the shortest distance between the second power transmission line and the arm portion is greater than the distance threshold based on the results of dynamic behavior analysis of the first and second power transmission lines and the insulator device. Power transmission line system set to be large ,
In the dynamic behavior analysis,
Each of the first and second power transmission lines and the insulator device is constructed as an assembly of a plurality of elements,
After calculating the time histories of each of the plurality of elements constituting the second power transmission line in the first period in which the first external force acts, in the second period in which the first external force and the second external force other than the first external force act Calculating a time history of each of a plurality of elements constituting the second power transmission line;
The transmission line system which makes said 1st external force asymptotically approach to the prescription external force corresponding to gravity from 0 in said 1st period, and to maintain said prescription external force in said 2nd period .
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