CN103050909A - 一种相间间隔棒安装方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相间间隔棒安装方法及其系统，用于在两个杆塔之间的电线上安装相间间隔棒之前计算各间隔棒的长度后进行安装，方法包括：获取相关数据参数；根据各所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒拟悬挂点的预期弧垂值；通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个拟悬挂点之间的距离，分别将各间隔棒的所述距离乘以预设系数后进行安装。本发明提出的技术方案能科学计算相间间隔棒结构长度，有利于间隔棒的安装与长度的确定，能有力地支持相间间隔棒的工程应用，能更大程度地防止500KV导线舞动造成的更为严重和频繁的危害。

Description

一种相间间隔棒安装方法及其系统

技术领域

本发明涉及输电线路故障防治技术领域，尤其涉及一种相间间隔棒安装方法及其系统。

背景技术

输电线路的导线舞动问题一直以来都是威胁电网安全的一大隐患。当今社会，电力系统高速发展，输电线路的建设也在快速的进行当中。随着电网建设的逐步完善，电压等级的跨越式提高，导线舞动所造成的危害也已经越来越频繁，越来越严重。有限的资料表明，近两年来我国的舞动事故频率呈现出了爆炸性的增长。2003年之前，关于舞动事故的记录每年仅有几起，03年至09年这一数字则达到了20起左右，而2009年度，仅有记录的舞动事故就达到了634起，大大超出了以往所有舞动事故总量。长时间剧烈的舞动，会对塔线系统造成极大的力学负担，这将严重威胁电网的安全。可以说，输电线路导线舞动严重危胁着电网的安全运行，导线舞动问题的治理刻不容缓。

相间间隔棒是目前应用很普遍的一种防舞手段，它是安装在架空输电线路两相导线间的绝缘机械构件，在输电线路方面的应用较早，能够同时适用于单导线及分裂导线。目前，相间间隔棒已经广泛的应用于220kV及以下输电线路中，对于线路防舞起到了十分重要的作用。相间间隔棒防止导线舞动的主要工作原理是将多相孤立的导线关联在一起，形成一种整体的弹性结构，能够同时承受拉压载荷。当相邻导线发生不同步舞动时，相间间隔棒能够依靠另一相导线阻碍舞动导线的运动，对导线运动起到阻尼作用；同时，由于相间间隔棒将多相孤立导线关联成一个整体，使导线体系受到的外部激励作用更加分散，从而有效的降低单根导线的振动幅值，并能使多相导线的振动趋于同步，使导线的相间间距始终保持在一个较大的范围内，从而能够有效的避免相间闪络的发生。

目前，针对500kV线路，相间间隔棒的应用较少。500kV线路由于档距大，舞动幅值也较高，并且由于输送负荷大，跨越距离长，因此一旦发生舞动，将造成极大的损害。浙江衢州地区在500kV线路上使用了超长的相间间隔棒，其初始长度11.5m，质量达85kg。这是同类超长相间间隔棒在国内上的首次应用。

相间间隔棒长度与防舞动效果关系密切，在实际工程中已经证明，相间间隔棒越长，其防舞动效果越差，使用清华大学自制的有限元力学分析软件计算，针对某200m档距线路，当相间间隔棒稍长时（约1m），相间间隔棒对舞动的抑制作用大大减小，A相没有效果，BC两相只减小了原来的25%，远不能达到防舞的标准。故相间间隔棒的长短应与导线静态相间距相同或稍短。

在相间间隔棒实际安装中，由于作业高度高，并且，相间间隔棒的需安装在各个不同位置上，且各支安装长度受高差，塔形，安装方法等一系列因素的影响。因此，急需一种计算方法，能够根据线路情况，快速而又准确的计算出各支相间间隔棒的安装长度。特别是对于高电压等级线路的超长相间间隔棒而言，其长度较长，绝对误差也较大，如果计算方法不够精确，那么需要调整的实际长度也很大。过大的调整长度既给安装带来了不便，又可能影响线路的整体配重，并且降低了间隔棒的防舞效果，甚至造成防舞失效。

目前，由于500kV线路的相间间隔棒较少，而低压线路的相间间隔棒由于长度较短（例如对于110kV线路，相间间隔棒全长仅3m左右），对精确计算方法的需求并不迫切，因此，尚没有一种适用于厂家与电力运行部门的快速准确而又实用的超长相间间隔棒计算程序方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种相间间隔棒安装方法及其系统，能够有力地支持相间间隔棒的工程应用，更好地发挥相间间隔棒的作用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种相间间隔棒安装方法，用于在两个杆塔之间的导线上竖直安装相间间隔棒之前计算各相间间隔棒的长度后进行安装，包括：

S1、获取相关数据参数，包括：获取所述两杆塔之间的档距；分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度；分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量；指定所述两杆塔中的一个为距离参考杆塔，分别获取拟安装的各相间间隔棒与所述距离参考杆塔之间的距离；

S2、根据所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒的上下两个拟悬挂点的预期弧垂值，其中导线上某点的预期弧垂值，等于当所述导线上所有拟悬挂的相间间隔棒全部悬挂在各自拟悬挂点时，所述点与所述导线的两杆塔处悬挂点的直线连线之间的铅垂距离；

S3、通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个拟悬挂点之间的距离，分别将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

进一步地，所述步骤S2具体为：

构建上相导线的负载模型，根据所述上相导线的负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值；

构建中相导线的负载模型，根据所述中相导线的负载模型，按照预设算法分别计算所述中-下相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值。

进一步地，所述预设系数不小于90%且不大于1。

根据本发明的同一构思，本发明还提供了一种相间间隔棒安装系统，用于在两个杆塔之间的导线上竖直安装相间间隔棒之前计算各相间间隔棒的长度后进行安装，包括：

参数获取模块，用于获取相关数据参数，包括获取所述两杆塔之间的档距；分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度；分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量；指定所述两杆塔中的一个为距离参考杆塔，分别获取拟安装的各相间间隔棒与所述参考杆塔之间的距离；

预期弧垂计算模块，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒的上下两个拟悬挂点的预期弧垂值，其中导线上某点的预期弧垂值，等于当所述导线上所有拟悬挂的相间间隔棒全部悬挂在各自拟悬挂点时，所述点与所述导线的两杆塔处悬挂点的直线连线之间的铅垂距离；

设置与安装模块，用于通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个拟悬挂点之间的距离，分别将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

进一步地，所述预期弧垂计算模块具体包括：

负载模型构建单元，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，构建上相导线的负载模型和构建中相导线的负载模型；

弧垂计算单元，用于根据所述负载模型构建单元构建的所述上相导线的负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值；用于根据所述负载模型构建单元构建的所述中相导线的负载模型，按照预设算法分别计算所述中-下相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值。

进一步地，所述预设系数不小于90%且不大于1。

本发明提出的技术方案能科学计算相间间隔棒结构长度，有利于间隔棒的安装与长度的确定，能有力地支持相间间隔棒的工程应用，能更大程度地防止500KV导线舞动造成的更为严重和频繁的危害。

附图说明

图1是本发明相间间隔棒一种安装示意图示例；

图2是本发明具体实施例一所述的相间间隔棒安装方法流程图；

图3是本发明所述的相间间隔棒简化计算模型；

图4是架空输电导线的悬链线模型；

图5是架空输电导线的悬链线模型中局部导线单元受力示意图；

图6是本发明具体实施例二所述的相间间隔棒安装系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明相间间隔棒一种安装示意图示例，如图1所示，包含杆塔P1和P2，杆塔P1和P2的档距为L；杆塔P1和P2之间包含上相导线L1，中相导线L2，下相导线L3,其中，上相导线L1分别在杆塔P1和P2上的悬挂点为P11和P21；中相导线L2分别在杆塔P1和P2上的悬挂点为P12和P22；下相导线L3分别在杆塔P1和P2上的悬挂点为P13和P23；。

上-中相导线之间拟安装间隔棒B1b1、B2b2和B3b3，其中间隔棒B1b1在上相导线上的拟悬挂点为B1，在中相导线上的拟悬挂点为b1；隔棒B2b2在上相导线上的拟悬挂点为B2，在中相导线上的拟悬挂点为b2；隔棒B3b3在上相导线上的拟悬挂点为B3，在中相导线上的拟悬挂点为b3。

中-下相导线之间拟安装间隔棒B4b4、B5b5、B6b6和B7b7，其中间隔棒B4b4在中相导线上的拟悬挂点为B4，在下相导线上的拟悬挂点为b4；间隔棒B5b5在中相导线上的拟悬挂点为B5，在下相导线上的拟悬挂点为b5；间隔棒B6b6在中相导线上的拟悬挂点为B6，在下相导线上的拟悬挂点为b6；间隔棒B7b7在中相导线上的拟悬挂点为B7，在下相导线上的拟悬挂点为b7。

实施例一

图2是本实施例所述的相间间隔棒安装方法流程图,如图2所示，本实施例所述的相间间隔棒安装方法包括：

S201、获取两杆塔之间的档距，分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度，分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量，分别获取拟安装的各相间间隔棒与距离参考杆塔之间的距离。

以图1所示的相间间隔棒的安装示意图为例，即获得杆塔P1和P2之间的档距L；上相导线L1、中相导线L2、下相导线L3分别与在杆塔P1和P2上的悬挂点P11、P12、P13、P21、P22和P23的海拔高度；分别获取上-中相导线之间拟安装间隔棒B1b1、B2b2和B3b3的质量，分别获取中-下相导线之间拟安装间隔棒B4b4、B5b5、B6b6和B7b7的质量；

若指定杆塔P1为距离参考杆塔，则获取间隔棒B1b1、B2b2、B3b3、B4b4、B5b5、B6b6和B7b7分别与杆塔P1之间的距离；获取各相导线的导线比载。

S202、构建上相导线负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟悬挂点的预期弧垂值。

以图1所示的相间间隔棒的安装示意图为例，构建上相导线负载模型时，仅需考虑间隔棒B1b1、B2b2和B3b3的重力影响、上相导线自身重力参数影响以及中相导线自身重力参数影响。

具体计算各间隔棒预期弧垂值计算方式参见图3。例如某相导线负载模型如图3所示，该相上负载有N个间隔棒，则分别求取第i个间隔棒的两个悬挂点的预期弧垂值，其中，设悬挂点距离所述距离参考杆塔的预期弧垂值f_x的具体算法为：

当0≤x≤a₁时，x处弧垂f_x为：

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_0\cos \mathrm{\β}}\left[\frac{\mathrm{\γx}(l-x)}{2}\right]+\frac{x\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{qb}}{{\mathrm{\σ}}_{0}l}$

当a_i-1≤x≤a_i时，x处弧垂f_x为:

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_0\cos \mathrm{\β}}\left[\frac{\mathrm{\γx}(l-x)}{2}\right]+\frac{x\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{qb}-l\underset{1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}q(x-a)}{{\mathrm{\σ}}_{0}l}$

当a_n≤x≤l时，x处弧垂f_x为：

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_0\cos \mathrm{\β}}\left[\frac{\mathrm{\γx}(l-x)}{2}\right]+\frac{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{qa}-(l-x)}{{\mathrm{\σ}}_{0}l}$

其中，

γ为导线比载，表示单位长度单位横截面积上的导线载荷。由于安装时考虑无覆冰，微风。因此只有导线自重产生的比载。具体值可通过导线生产厂家提供。

β为两杆塔之间的水平线与该相导线在两杆塔上悬挂线之间连线之间的夹角；

l为两杆塔之间的档距；

a₁为该相导线上负载的第1个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

a_i为该相导线上负载的第i个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

a_n为该相导线上负载的最后一个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

X为该相导线上负载的第i个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

Y为该相导线上负载的第i个间隔棒离指定的距离参考杆塔之外的另一杆塔之间的水平距离。

q₁、q₂……q_i……q_n分别为该相导线上顺次拟安装的间隔棒的重力；

σ₀为：导线最低点应力，

其中，L为相应的档距，g为9.8常数，f_m为最大弧垂，具体数值可通过线路的资料获得。

则，通过上述公式，分别求取第i个间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值，记为f_x-start和f_x-end。

其中，上述公式依据的理论原理如下所述。

架空输电线路导线，由于悬挂点间距离很大，导线材料的刚性对导线悬挂于空中的几何形状影响很小，所以可以将导线假定为一根处处铰接的柔软链条，同时假定导线的自重沿导线长度方向均匀分布。

基于上述假定可以以“悬链线”的模型建立架空导线的微分方程，分析架空导线的受力。

如图4所示模型，悬链线段的档距为L，高差为H。

假设导线单位的载荷为q，导线水平张力（张力的水平分量）为T。可列写悬链线的微分方程为：

$d\left(y^{\′}\right)=\frac{q\sqrt{1+{\left(y^{\′}\right)}^2}}{T}\mathrm{dx}$

分离变量法求解该方程可得：

$y=\frac{T}{q}\cosh \left[\frac{q}{T}(x-x_0)\right]+y_0$

实际的悬链线的计算中，常用水平应力和比载分别代替水平张力和线载荷：σ₀＝T/A，g＝q/A(其中A为导线截面积)，则导线的悬链线方程可写为：

$y=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}\left[\cosh \frac{g}{{\mathrm{\σ}}_0}(x-x_0)\right]+y_0$

在实际工程中，通常将双曲线函数近似求解，并根据边界条件，可以列写出最大弧垂与档距的关系：

考虑悬挂点等高（H=0）情况下，最大弧垂为：

$f_m=\frac{{\mathrm{gL}}^2}{{8\mathrm{\σ}}_0}$

其中f_m为线路最大弧垂，L为相应档距，σ₀为该段线路导线水平张力。

如前所述，均布载荷下，架空导线满足悬链线方程，当导线上存在集中荷载时，导线的曲线将在集中荷载处出现斜率间断点，并在集中荷载分布点间分段满足悬链线方程。

因此集中荷载的存在使得导线曲线形式和力学特性的计算产生困难，一般来讲无法用解析的形式求解，此处我们采用数值方法进行计算。具体数值方法的推导过程如下。

尽量考虑一般性，在三维xyz坐标系内建立模型，规定重力方向沿-y方向，局部导线元模型如图2。设导线一端悬挂点张力为T₀，将其写成按照方向角的分解形式为：

其中：

T_x0、T_y0、T_z0，悬挂点张力的x,y,z分量；

张力的俯仰角；

θ，张力的方向角。

计算模型中导线局部单元如图5所示。

设各节点载荷为：q_x(i),q_y(i),q_z(i)。

则对于节点i相邻导线单元的各张力分量满足如下递推关系：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_x\left(i\right)=T_x(i-1)+q_x\left(i\right)\\ T_y\left(i\right)=T_y(i-1)+q_y\left(i\right)\\ T_z\left(i\right)=T_z(i-1)+q_z\left(i\right)\end{array}\right.$

进一步，可将单元i的张力分量形式写成从悬挂点张力求和累加的形式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_x\left(i\right)=T_{z0}+\underset{1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{q}_x\left(i\right)\\ T_y\left(i\right)=T_{y0}+\underset{1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{q}_y\left(i\right)\\ T_z\left(i\right)=T_{z0}+\underset{1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{q}_z\left(i\right)\end{array}\right.$

则导线单元i的张力模数为：

$T\left(i\right)=\sqrt{{\left(T_x\left(i\right)\right)}^2+{\left(T_y\left(i\right)\right)}^2+{\left(T_z\left(i\right)\right)}^2}$

对于单元i，还应考虑如下形变系数。

应力伸长系数：

$K_1\left(i\right)=1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}}$

温度伸长系数：

K₂(i)＝1+αt

设单元i在0摄氏度时初始（无应力）长度为S₀(i)，一般采用等分单元的做法，可以简单定义：

$S_0\left(i\right)=\frac{S_l}{N}$

其中：S_l，该档导线的在0摄氏度时初始（无应力）长度；N，计算中采用的单元数。于是，导线单元i的实际长度为：

S(i)＝S₀(i)K₁(i)K₂(i)

导线单元i形状矢量的分量形式为：

$\left\{\begin{array}{c}X\left(i\right)=S\left(i\right)\frac{T_x\left(i\right)}{T\left(i\right)}=(1+\mathrm{\αt})(1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{S_l}{N}\frac{T_x\left(i\right)}{T\left(i\right)}\\ Y\left(i\right)=S\left(i\right)\frac{T_y\left(i\right)}{T\left(i\right)}=(1+\mathrm{\αt})(1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{S_l}{N}\frac{T_y\left(i\right)}{T\left(i\right)}\\ Z\left(i\right)=S\left(i\right)\frac{T_z\left(i\right)}{T\left(i\right)}=(1+\mathrm{\αt})(1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{S_l}{N}\frac{T_z\left(i\right)}{T\left(i\right)}\end{array}\right.$

两悬挂点间距离矢量分量为X_l,Y_l,Z_l，则它们满足：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_l=\underset{l}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}X\left(i\right)\\ Y_l=\underset{1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}Y\left(i\right)\\ Z_l=\underset{1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}Z\left(i\right)\end{array}\right.$

经简单推导，可得微分变换关系：

其中J是整体的Jacobi矩阵，为各单元矩阵变换形式之和，写成列向量的形式为：

导线单元形状矢量分量对悬挂点张力模－方位角形式张力的Jacobi矩阵为：

$J\left(i\right)=\left[\begin{array}{cc}{J}_S\left(i\right)& J_T\left(i\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}1& \\ & J_C\left(i\right)\end{array}\right]$

其中，单元形状矢量对导线档内悬挂点张力的变换矢量为：

$J_S\left(i\right)=\frac{1+\mathrm{\αt}}{N}\left[\begin{array}{c}(1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{T_x\left(i\right)}{T\left(i\right)}\\ (1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{T_y\left(i\right)}{T\left(i\right)}\\ (1+\frac{T\left(i\right)}{\mathrm{EA}})\frac{T_z\left(i\right)}{T\left(i\right)}\end{array}\right]$

导线单元形状矢量对悬挂点x，y，z分量张力的Jacobi矩阵为：

$J_T\left(i\right)=(1+\mathrm{\αt})\frac{S_l}{N}\left[\begin{array}{ccc}-\frac{{\left(T_x\left(i\right)\right)}^2}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}+\frac{1}{T\left(i\right)}+\frac{1}{\mathrm{EA}}& -\frac{T_x\left(i\right)T_y\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}& -\frac{T_x\left(i\right)T_z\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}\\ -\frac{T_y\left(i\right)T_x\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}& -\frac{{\left(T_y\left(i\right)\right)}^2}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}+\frac{1}{T\left(i\right)}+\frac{1}{\mathrm{EA}}& -\frac{T_y\left(i\right)T_z\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}\\ -\frac{T_z\left(i\right)T_x\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}& -\frac{T_z\left(i\right)T_y\left(i\right)}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}& -\frac{{\left(T_z\left(i\right)\right)}^2}{{\left(T\left(i\right)\right)}^3}+\frac{1}{T\left(i\right)}+\frac{1}{\mathrm{EA}}\end{array}\right]$

悬挂点张力分量形式到模－方位角形式变换矩阵为：

在已知张力之后，可以求得导线的线长，计算方程如下所示：

考虑边界条件与高差较小等近似条件以后，可以列写出含n个集中负荷的线长公式，计算模型如图参见图3。

S203、构建中相导线负载模型，按照预设算法分别计算中-下相导线之间拟悬挂点的预期弧垂值。

以图1所示的相间间隔棒的安装示意图为例，构建中相导线负载模型时，仅需考虑间隔棒B4b4、B5b5、B6b6和B7b7的重力影响、中相导线自身重力参数影响以及下相导线自身重力参数影响。

具体各拟悬挂点的预期弧垂值的计算方法与步骤S202完全相同，在此不作赘述。

S204、通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个悬挂点的距离，将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

计算完各间隔棒的上下两个悬挂点的弧垂值以后，通过所述两个悬挂点的弧垂值计算各间隔棒的上下两个悬挂点的距离。

如图6所示，间隔棒的上下两个悬挂点的弧垂值记为f_x-STart和f_x-end，杆塔之间距离为l,该间隔棒距所述距离参考杆塔为x,该间隔棒上方导线分别在距离参考杆塔为和另一杆塔上的悬挂点海拔高度为H_h-start和H_h-end，该间隔棒下方导线分别在距离参考杆塔为和另一杆塔上的悬挂点海拔高度为H_l-start和H_l-end，导线在两个杆塔上的悬挂点的连线、海拔较高的杆塔以及水平线组成一个一角三角形，设该三角形在x处垂线的高度为d_start。

则当H_h-start>H_h-end时：

导线在两个杆塔上的悬挂点的连线、海拔较高的杆塔以及水平线组成一个一角三角形，设该三角形在x处垂线的高度为d、根据相似三角形的性质， $\frac{d_{\mathrm{start}}}{H_{h-\mathrm{start}}-H_{h-\mathrm{end}}}=\frac{1-x}{1},$ 得到 $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\×(H_{h-\mathrm{start}}-H_{h-\mathrm{end}})}{1}$

当H_h-start<H_h-end时：

根据相似三角形的性质， $\frac{d_{\mathrm{start}}}{H_{h-\mathrm{end}}-H_{h-\mathrm{start}}}=\frac{1-x}{1},$ 得到 $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\&times;(H_{h-\mathrm{end}}-H_{h-\mathrm{start}})}{1}$

综上所述， $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}$

同理，该间隔棒下方导线在x处垂线的高度为d_end，则 $d_{\mathrm{end}}=\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}$

当H_h-start>H_h-end时：

则所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离 $D_x=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}-d_{\mathrm{start}}+f_{x-\mathrm{start}}+d_{\mathrm{end}}-f_{x-\mathrm{end}}=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}-$ $\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}+f_{x-\mathrm{start}}+\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}-f_{x-\mathrm{end}}.$

当H_h-start<H_h-end时：

则所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离 $D_x=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}+d_{\mathrm{start}}-f_{x-\mathrm{start}}-d_{\mathrm{end}}+f_{x-\mathrm{end}}=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}+$ $\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}-f_{x-\mathrm{start}}-\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}+f_{x-\mathrm{end}}.$

将各相间间隔棒的长度，设置为等于所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离D_x乘以预设系数后进行安装。

其中，为了使各相导线的防舞功能更好，所述预设系数应预设为不小于90%且不大于1的数。

实施例二

根据本发明的同一构思，本发明还提供了一种相间间隔棒安装系统，图6是本实施例所述的相间间隔棒安装系统结构框图,如图6所示，本实施例所述的相间间隔棒安装系统包括：

参数获取模块601，用于获取相关数据参数，包括获取所述两杆塔之间的档距；分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度；分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量；指定所述两杆塔中的一个为距离参考杆塔，分别获取拟安装的各相间间隔棒与所述参考杆塔之间的距离。

以图1所示的相间间隔棒的安装示意图为例，即获得杆塔P1和P2之间的档距L；上相导线L1、中相导线L2、下相导线L3分别与在杆塔P1和P2上的悬挂点P11、P12、P13、P21、P22和P23的海拔高度；分别获取上-中相导线之间拟安装间隔棒B1b1、B2b2和B3b3的质量，分别获取中-下相导线之间拟安装间隔棒B4b4、B5b5、B6b6和B7b7的质量；

若指定杆塔P1为距离参考杆塔，则获取间隔棒B1b1、B2b2、B3b3、B4b4、B5b5、B6b6和B7b7分别与杆塔P1之间的距离；获取各相导线的导线比载。

预期弧垂计算模块602，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒拟悬挂点的预期弧垂值，其中导线上某点的预期弧垂值，等于当所述导线上所有拟悬挂的相间间隔棒全部悬挂在各自拟悬挂点时，所述点与所述导线的两杆塔处悬挂点的直线连线之间的铅垂距离。

进一步地，所述预期弧垂计算模块进一步包括：

负载模型构建单元6021，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，构建上相导线的负载模型和构建中相导线的负载模型；

弧垂计算单元6022，用于根据所述负载模型构建单元构建的所述上相导线的负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值；用于根据所述负载模型构建单元构建的所述中相导线的负载模型，按照预设算法分别计算所述中-下相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值。

以图1所示的相间间隔棒的安装示意图为例，构建上相导线负载模型时，仅需考虑间隔棒B1b1、B2b2和B3b3的重力影响、上相导线自身重力参数影响以及中相导线自身重力参数影响。

具体计算各间隔棒预期弧垂值计算方式参见图3。例如某相导线负载模型如图3所示，该相上负载有N个间隔棒，则求取第i个间隔棒的弧垂f_x的具体算法为：

当0x≤a₁时，x处弧垂f_x为：

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_0\cos \mathrm{\&beta;}}\left[\frac{\mathrm{\&gamma;x}(l-x)}{2}\right]+\frac{x\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{qb}}{{\mathrm{\&sigma;}}_{0}l}$

当a_i-1≤x≤a_i时，x处弧垂f_x为:

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_0\cos \mathrm{\&beta;}}\left[\frac{\mathrm{\&gamma;x}(l-x)}{2}\right]+\frac{x\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{qb}-l\underset{1}{\overset{i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}q(x-a)}{{\mathrm{\&sigma;}}_{0}l}$

当a_n≤x≤l时，x处弧垂f_x为：

$f_x=\frac{1}{{\mathrm{\&sigma;}}_0\cos \mathrm{\&beta;}}\left[\frac{\mathrm{\&gamma;x}(l-x)}{2}\right]+\frac{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{qa}-(l-x)}{{\mathrm{\&sigma;}}_{0}l}$

其中，

γ为导线比载，表示单位长度单位横截面积上的导线载荷。由于安装时考虑无覆冰，微风。因此只有导线自重产生的比载。具体值可通过导线生产厂家提供。

β为两杆塔之间的水平线与该相导线在两杆塔上悬挂线之间连线之间的夹角；

l为两杆塔之间的档距；

a₁为该相导线上负载的第1个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

a_n为该相导线上负载的最后一个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

X为该相导线上负载的第i个间隔棒离指定的距离参考杆塔之间的水平距离。

Y为该相导线上负载的第i个间隔棒离指定的距离参考杆塔之外的另一杆塔之间的水平距离。

q₁、q₂……q_i……q_n分别为该相导线上顺次拟安装的间隔棒的重力；

σ₀为：导线最低点应力，其中，L为相应的档距，g为9.8常数，f_m为最大弧垂，具体数值可通过线路的资料获得。

则，通过上述公式，分别求取第i个间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值，记为f_x-start和f_x-end。

其中，上述公式依据的理论原理与实施例一相同，在此不作赘述。

设置与安装模块603，用于通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个悬挂点的距离，将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

计算完各间隔棒的上下两个悬挂点的弧垂值以后，通过所述两个悬挂点的弧垂值计算各间隔棒的上下两个悬挂点的距离。

间隔棒的上下两个悬挂点的弧垂值记为f_x-start和f_x-end，杆塔之间距离为l,该间隔棒距所述距离参考杆塔为x,该间隔棒上方导线分别在距离参考杆塔为和另一杆塔上的悬挂点海拔高度为H_h-start和H_h-end，该间隔棒下方导线分别在距离参考杆塔为和另一杆塔上的悬挂点海拔高度为H_l-start和H_l-end,导线在两个杆塔上的悬挂点的连线、海拔较高的杆塔以及水平线组成一个一角三角形，设该三角形在x处垂线的高度为d_start。

则当H_h-start>H_h-end且H_l-start>H_l-end时：

导线在两个杆塔上的悬挂点的连线、海拔较高的杆塔以及水平线组成一个一角三角形，设该三角形在x处垂线的高度为d,具体地，该三角形在x处垂线的上悬挂点高度为为d_start，该三角形在x处垂线的下悬挂点高度为为d_end根据相似三角形的性质， $\frac{d_{\mathrm{start}}}{H_{h-\mathrm{start}}-H_{h-\mathrm{end}}}=\frac{1-x}{1},$ 得到 $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\&times;(H_{h-\mathrm{start}}-H_{h-\mathrm{end}})}{1}$

当H_h-start<H_h-end且H_l-start<H_l-end时：

根据相似三角形的性质， $\frac{d_{\mathrm{start}}}{H_{h-\mathrm{end}}-H_{h-\mathrm{start}}}=\frac{1-x}{1},$ 得到 $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\&times;(H_{h-\mathrm{end}}-H_{h-\mathrm{start}})}{1}$

综上所述， $d_{\mathrm{start}}=\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}$

同理，该间隔棒下方导线在x处垂线的高度为d_end，则 $d_{\mathrm{end}}=\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}$

当H_h-start>H_h-end且H_l-start>H_l-end时：

则所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离 $D_x=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}-d_{\mathrm{start}}+f_{x-\mathrm{start}}+d_{\mathrm{end}}-f_{x-\mathrm{end}}=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}-$ $\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}+f_{x-\mathrm{start}}+\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}-f_{x-\mathrm{end}}.$

当H_h-start<H_h-end且H_l-start<H_l-end时：

则所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离 $D_x=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}+d_{\mathrm{start}}-f_{x-\mathrm{start}}-d_{\mathrm{end}}+f_{x-\mathrm{end}}=H_{h-\mathrm{start}}-H_{1-\mathrm{start}}+$ $\frac{(1-x)\&times;|H_{h-\mathrm{satrt}}-H_{h-\mathrm{end}}|}{1}-f_{x-\mathrm{start}}-\frac{(1-x)\&times;|H_{1-\mathrm{satrt}}-H_{1-\mathrm{end}}|}{1}+f_{x-\mathrm{end}}.$

将各相间间隔棒的长度，设置为等于所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离D_x乘以预设系数后进行安装。

其中，为了使各相导线的防舞功能更好，所述预设系数应预设为不小于90%且不大于1的数。

本发明提出的技术方案能科学计算相间间隔棒结构长度，有利于间隔棒的安装与长度的确定，能有力地支持相间间隔棒的工程应用，能更大程度地防止500KV导线舞动造成的更为严重和频繁的危害。

本发明提出的技术方案能科学计算相间间隔棒结构长度，有利于间隔棒的安装与长度的确定，能有力地支持相间间隔棒的工程应用，能更大程度地防止500KV导线舞动造成的更为严重和频繁的危害。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种相间间隔棒安装方法，用于在两个杆塔之间的导线上竖直安装相间间隔棒之前计算各相间间隔棒的长度后进行安装，其特征在于，包括：

S1、获取相关数据参数，包括：获取所述两杆塔之间的档距；分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度；分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量；指定所述两杆塔中的一个为距离参考杆塔，分别获取拟安装的各相间间隔棒与所述距离参考杆塔之间的距离；

S2、根据所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒的上下两个拟悬挂点的预期弧垂值，其中导线上某点的预期弧垂值，等于当所述导线上所有拟悬挂的相间间隔棒全部悬挂在各自拟悬挂点时，所述点与所述导线的两杆塔处悬挂点的直线连线之间的铅垂距离；

S3、通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个拟悬挂点之间的距离，分别将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

2.如权利要求1所述的相间间隔棒安装方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

构建上相导线的负载模型，根据所述上相导线的负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值；

构建中相导线的负载模型，根据所述中相导线的负载模型，按照预设算法分别计算所述中-下相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值。

3.如权利要求3所述的相间间隔棒安装方法，其特征在于，所述预设系数不小于90%且不大于1。

4.一种相间间隔棒安装方法，用于在两个杆塔之间的导线上竖直安装相间间隔棒之前计算各相间间隔棒的长度后进行安装，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取相关数据参数，包括获取所述两杆塔之间的档距；分别获取各导线分别在两杆塔处的悬挂点的海拔高度；分别获取拟安装的各相间间隔棒的质量；指定所述两杆塔中的一个为距离参考杆塔，分别获取拟安装的各相间间隔棒与所述参考杆塔之间的距离；

预期弧垂计算模块，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，分别计算各相间间隔棒的上下两个拟悬挂点的预期弧垂值，其中导线上某点的预期弧垂值，等于当所述导线上所有拟悬挂的相间间隔棒全部悬挂在各自拟悬挂点时，所述点与所述导线的两杆塔处悬挂点的直线连线之间的铅垂距离；

设置与安装模块，用于通过各间隔棒的上下两个悬挂点的预期弧垂值计算各间隔棒的上下两个拟悬挂点之间的距离，分别将各间隔棒的长度设置为所述间隔棒的上下两个悬挂点的距离乘以预设系数后进行安装。

5.如权利要求4所述的相间间隔棒安装方法，其特征在于，所述预期弧垂计算模块具体包括：

负载模型构建单元，用于根据所述参数获取模块获取的所述相关数据参数，构建上相导线的负载模型和构建中相导线的负载模型；

弧垂计算单元，用于根据所述负载模型构建单元构建的所述上相导线的负载模型，按照预设算法分别计算上-中相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值；用于根据所述负载模型构建单元构建的所述中相导线的负载模型，按照预设算法分别计算所述中-下相导线之间拟安装的各相间间隔棒的拟悬挂点的预期弧垂值。

6.如权利要求5所述的相间间隔棒安装方法，其特征在于，所述预设系数不小于90%且不大于1。

Images