CN103791894A - 用于架空输电线路的杆塔定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于架空输电线路的杆塔定位方法和装置。其中，用于架空输电线路的杆塔定位方法包括：确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景，目标区域为架空输电线路经过的区域；在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点；以及根据立塔因子确定杆塔的立塔位置。通过本发明，达到了提高杆塔定位的准确性的效果。

Description

用于架空输电线路的杆塔定位方法和装置

技术领域

本发明涉及杆塔定位领域，具体而言，涉及一种用于架空输电线路的杆塔定位方法和装置。

背景技术

杆塔定位也叫做杆塔定位设计，是架空输电线路设计中一项非常重要的工序，主要是对架空输电线路中杆塔的立塔点进行选择和定位。由于架空输电线路的现场地形地物千变万化，杆塔的塔位、塔高、塔型必须根据现场的复杂情况来合理安排，才能设计出安全、优良、经济合理的线路方案。

现有的架空输电线路杆塔的定位方法包括室里定位法和现场定位法。室里定位法是指设计人员根据勘测人员提供的现场勘察资料进行人工判断，然后再回到线路交桩修正部分塔位。该方法的缺点是工序设计流程时间长、设计复杂度高。现场定位法是指通过专业人员在现场一边测断面、一边定塔位。该方法的缺点是现场投入人力、物力特别巨大、线路定位成本高。综上所述，现有的杆塔定位方式中，由于需要通过人工进行现场勘探定位，导致定位效率低、定位不准确，且无法合理使用多回路塔造成输电线路建设成本高。

针对现有技术中杆塔定位不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于架空输电线路的杆塔定位方法和装置，以解决杆塔定位不准确问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于架空输电线路的杆塔定位方法。根据本发明的用于架空输电线路的杆塔定位方法包括：确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景，目标区域为架空输电线路经过的区域；在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点；以及根据立塔因子确定杆塔的立塔位置。

进一步地，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，杆塔定位方法还包括：获取目标区域的数字高程模型；获取目标区域的高分辨率影像图；以及通过数字高程模型和高分辨率影像图建立三维仿真的地形场景。

进一步地，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，杆塔定位方法包括：获取目标区域的地形参数和气象参数；根据地形参数和气象参数选择杆塔的类型，其中，杆塔包括多回路塔；对架空输电线路进行拓扑分析；以及基于分析结果确定在三维仿真的地形场景中的架空输电线路上使用多回路塔。

进一步地，生成的立塔因子包括多个立塔因子，其中，根据立塔因子确定杆塔的立塔位置包括：由多个立塔因子生成多条架空输电线路；对多条架空输电线路进行校验；从校验后的多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路；以及在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置。

进一步地，对多条架空输电线路进行校验包括：对多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种用于架空输电线路的杆塔定位装置。根据本发明的用于架空输电线路的杆塔定位装置包括：第一确定单元，用于确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景，目标区域为架空输电线路经过的区域；生成单元，用于在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点；以及第二确定单元，用于根据立塔因子确定杆塔的立塔位置。

进一步地，杆塔定位装置还包括：第一获取单元，用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，获取目标区域的数字高程模型；第二获取单元，用于获取目标区域的高分辨率影像图；以及建立单元，用于通过数字高程模型和高分辨率影像图建立三维仿真的地形场景。

进一步地，杆塔定位装置包括：第三获取单元，用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，获取目标区域的地形参数和气象参数；选择单元，用于根据地形参数和气象参数选择杆塔的类型，其中，杆塔包括多回路塔；分析单元，用于对架空输电线路进行拓扑分析；以及第三确定单元，用于基于分析结果确定在三维仿真的地形场景中的架空输电线路上使用多回路塔。

进一步地，生成的立塔因子包括多个立塔因子，其中，第二确定单元包括：生成模块，用于由多个立塔因子生成多条架空输电线路；校验模块，用于对多条架空输电线路进行校验；选择模块，用于从校验后的多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路；以及确定模块，用于在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置。

进一步地，校验模块用于对多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。

通过本发明，在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，并根据立塔因子确定杆塔的立塔位置，通过结合实地的三维仿真的地形场景，立体直观的观测地形、架空线路、杆塔等在真实空间中的架设，解决了杆塔定位不准确的问题，达到了提高杆塔定位的准确性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图；

图3是根据本发明第三实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图；

图4是根据本发明第一实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图；

图5是根据本发明第二实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图；

图6是根据本发明第三实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的用于架空输电线路的导线的交叉跨越物校验的流程图；以及

图8是根据本发明实施例的用于架空输电线路的导线切地校验的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种用于架空输电线路的杆塔定位装置，该装置可以通过计算机设备实现其功能。

图1是根据本发明第一实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图。如图1所示，该用于架空输电线路的杆塔定位装置包括第一确定单元10、生成单元20和第二确定单元30。

第一确定单元10用于确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景。

目标区域为架空输电线路经过的区域。三维仿真的地形场景可以是根据架空输电线路初步设计的路径方案的线路走廊范围建立的三维地形场景。三维仿真的地形场景可以通过对目标区域的数字高程模型（DEM）和高分辨率影像图建立的空间三维仿真的地形场景。三维仿真的地形场景主要包括三维地形、沿线交叉跨越物（包括道路、房屋、树木、河流、矿区、森林、湖泊等）、当前电网信息（包括输配电架空线路、变电站、发电厂等）。在该三维仿真的地形场景中可以显示目标区域的三维地理环境，基于三维仿真的地形场景可以模拟杆塔定位。

生成单元20用于在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点。

立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点。在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，可以在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，可以是生成一个立塔因子也可以是生成多个立塔因子，一个立塔因子可以是一个用于架设杆塔的立塔点，也可以是包括立塔点和杆塔类型的立塔方案。例如，在目标区域内，线路中第二个杆塔可以包括A、B和C三个立塔点，不同的立塔点对应不同的架空输电线路。

本发明实施例中，可以是在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，根据架空线路沿线经过的区域的地形和气象等条件从所有塔型中初步选择适用于该区域的塔串组合，其中塔串组合包括塔型、呼高、金具和绝缘子串等，再基于生成的立塔因子对杆塔的类型或者塔串组合作进一步选择。每一个塔串组合都对应有其使用的条件和对应的经济指标。生成立塔因子可以是结合目标区域的三维仿真的地形场景和基础地理信息数据，通过对线路进行拓扑分析，以便于确定是否需要使用多回路塔。

第二确定单元30用于根据立塔因子确定杆塔的立塔位置。

在生成立塔因子之后，可以基于立塔因子生成架空输电线路，生成多个立塔因子时，可以生成多条架空输电线路，以便于在生成的架空输电线路中确定杆塔的位置。根据立塔因子确定杆塔的立塔位置可以是根据立塔因子在三维仿真的地形场景中确定杆塔的立塔位置。例如，当在目标区域的三维仿真的地形场景中确定输电线路的起始点和结束点时，在生成立塔因子之后，可以在第一杆塔的立塔因子和第二杆塔的立塔因子之间形成档位线（或者称为导线），然后对该档位线进行校验，形成有效档位线，一直到架空输电线路的终点，最终形成架空输电线路，加入到可用立塔链表中。可以从立塔链表中选择杆塔使用最少的或者价格最便宜的路径，从而完成架空输电线路的杆塔定位。

根据本发明实施例，在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，并根据立塔因子确定杆塔的立塔位置，通过结合实地的三维仿真的地形场景，立体直观的观测地形、架空线路、杆塔等在真实空间中的架设，解决了杆塔定位不准确的问题，达到了提高杆塔定位的准确性的效果。

优选地，杆塔定位装置还包括第一获取单元、第二获取单元和建立单元。

第一获取单元用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，获取目标区域的数字高程模型。第二获取单元用于获取目标区域的高分辨率影像图。建立单元用于通过数字高程模型和高分辨率影像图建立三维仿真的地形场景。具体地，可以是借助于三维影像技术，基于目标区域的数字高程模型和高分辨率影像图，建立目标区域的三维仿真的地形场景，三维仿真的地形场景主要包括三维地形、沿线交叉跨越物（包括道路、房屋、树木、河流、矿区、森林、湖泊等）、当前电网信息（包括输配电架空线路、变电站、发电厂等），从而提高了架空输电线路的杆塔定位的准确性。

图2是根据本发明第二实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图。如图2所示，该用于架空输电线路的杆塔定位装置包括第一确定单元10、生成单元20和第二确定单元30，其中，杆塔定位装置包括第三获取单元40、选择单元50、分析单元60和第三确定单元70。第一确定单元10、生成单元20和第二确定单元30与图1所示的第一确定单元10、生成单元20和第二确定单元30相同，这里不做赘述。

第三获取单元40用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，获取目标区域的地形参数和气象参数。

目标区域的地形参数和气象参数可以反映目标区域的地址条件、地形条件、气象条件、污区等级、地面粗糙程度等，例如海拔信息、覆冰情况、风速信息等，以便于从所有塔型中选择适用于该区域的塔型及其相应的呼高、金具和绝缘子等。

选择单元50用于根据地形参数和气象参数选择杆塔的类型，其中，杆塔包括多回路塔。多回路塔可以是分歧塔，也可以是同塔并架分支塔。

分析单元60用于对架空输电线路进行拓扑分析。

第三确定单元70用于基于分析结果确定在三维仿真的地形场景中的架空输电线路上使用多回路塔。

在本发明实施例中，通过结合三维仿真的地形场景，可以对架空输电线路进行拓扑分析，还可以进行杆塔横担导线、地线挂点分析和杆塔的受力分析，从而在三维仿真的地形场景中确定需要使用多回路塔的位置，解决了工作处于输电现场中难以确定多回路塔的架设位置的问题。

图3是根据本发明第三实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置的示意图。如图3所示，该用于架空输电线路的杆塔定位装置包括第一确定单元10、生成单元20和第二确定单元30，其中，第二确定单元30包括生成模块301、校验模块302、选择模块303和确定模块304。第一确定单元10、生成单元20与图1所示的第一确定单元10、生成单元20相同，这里不做赘述。

生成的立塔因子包括多个立塔因子。

生成模块301用于由多个立塔因子生成多条架空输电线路。

校验模块302用于对多条架空输电线路进行校验。

选择模块303用于从校验后的多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路。

确定模块304用于在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置。

本发明实施例中，遍历多个立塔因子，由多个立塔因子中每一个立塔因子生成一条架空输电线路，并加入到临时立塔链表中，在遍历完立塔因子之后，可以判断该立塔因子是否为必须的立塔位置，如果是必须的立塔位置，则将已有的可用立塔链表清除，将临时链表加入到可用立塔链表中；反之，则将临时立塔链表加入到可用立塔链表中。对可用立塔链表中的架空输电线路，可以通过线路空间碰撞分析，动态提取线路交叉跨越信息，完成导线的对交叉跨越物、切地校验（如图7、图8所示）。根据设计的导线、地线规程、立塔规程、跨越校验规程，通过电气力学计算和校验，实现杆塔智能定位、对杆塔附件进行精确的自动配置。挑选出负荷电气和力学标准的杆塔，由于每个立塔因子都对应者固定的成本，因子可以在校验通过的线路中，选择杆塔数量最少或者价格最便宜的架空输电线路，从而可以在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置，从而完成杆塔定位，降低了杆塔定位的成本。

优选地，校验模块302用于对多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。具体地，根据设计的导线、地线规程、立塔规程、跨越校验规程，通过电气力学计算和校验。

本发明实施例还提供了一种用于架空输电线路的杆塔定位方法。该方法运行在计算机设备上。需要说明的是，本发明实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法可以通过本发明实施例所提供的用于架空输电线路的杆塔定位装置来执行，本发明实施例的用于架空输电线路的杆塔定位装置也可以用于执行本发明实施例所提供的用于架空输电线路的杆塔定位方法。

图4是根据本发明第一实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图。如图4所示，该用于架空输电线路的杆塔定位方法包括步骤如下：

步骤S402，确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景。

目标区域为架空输电线路经过的区域。三维仿真的地形场景可以是根据架空输电线路初步设计的路径方案的线路走廊范围建立的三维地形场景。三维仿真的地形场景可以通过对目标区域的数字高程模型（DEM）和高分辨率影像图建立的空间三维仿真的地形场景。三维仿真的地形场景主要包括三维地形、沿线交叉跨越物（包括道路、房屋、树木、河流、矿区、森林、湖泊等）、当前电网信息（包括输配电架空线路、变电站、发电厂等）。在该三维仿真的地形场景中可以显示目标区域的三维地理环境，基于三维仿真的地形场景可以模拟杆塔定位。

步骤S404，在三维仿真的地形场景中生成立塔因子。

立塔因子为在架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点。在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，可以在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，可以是生成一个立塔因子也可以是生成多个立塔因子，一个立塔因子可以是一个用于架设杆塔的立塔点，也可以是包括立塔点和杆塔类型的立塔方案。例如，在目标区域内，线路中第二个杆塔可以包括A、B和C三个立塔点，不同的立塔点对应不同的架空输电线路。

本发明实施例中，可以是在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，根据架空线路沿线经过的区域的地形和气象等条件从所有塔型中初步选择适用于该区域的塔串组合，其中塔串组合包括塔型、呼高、金具和绝缘子串等，再基于生成的立塔因子对杆塔的类型或者塔串组合作进一步选择。每一个塔串组合都对应有其使用的条件和对应的经济指标。生成立塔因子可以是结合目标区域的三维仿真的地形场景和基础地理信息数据，通过对线路进行拓扑分析，以便于确定是否需要使用多回路塔。

步骤S406，根据立塔因子确定杆塔的立塔位置。

在生成立塔因子之后，可以基于立塔因子生成架空输电线路，生成多个立塔因子时，可以生成多条架空输电线路，以便于在生成的架空输电线路中确定杆塔的位置。根据立塔因子确定杆塔的立塔位置可以是根据立塔因子在三维仿真的地形场景中确定杆塔的立塔位置。例如，当在目标区域的三维仿真的地形场景中确定输电线路的起始点和结束点时，在生成立塔因子之后，可以在第一杆塔的立塔因子和第二杆塔的立塔因子之间形成档位线（或者称为导线），然后对该档位线进行校验，形成有效档位线，一直到架空输电线路的终点，最终形成架空输电线路，加入到可用立塔链表中。可以从立塔链表中选择杆塔使用最少的或者价格最便宜的路径，从而完成架空输电线路的杆塔定位。

根据本发明实施例，在三维仿真的地形场景中生成立塔因子，并根据立塔因子确定杆塔的立塔位置，通过结合实地的三维仿真的地形场景，立体直观的观测地形、架空线路、杆塔等在真实空间中的架设，解决了杆塔定位不准确的问题，达到了提高杆塔定位的准确性。

优选地，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，杆塔定位方法还包括：获取目标区域的数字高程模型；获取目标区域的高分辨率影像图；以及通过数字高程模型和高分辨率影像图建立三维仿真的地形场景。具体地，可以是借助于三维影像技术，基于目标区域的数字高程模型和高分辨率影像图，建立目标区域的三维仿真的地形场景，三维仿真的地形场景主要包括三维地形、沿线交叉跨越物（包括道路、房屋、树木、河流、矿区、森林、湖泊等）、当前电网信息（包括输配电架空线路、变电站、发电厂等），从而提高了架空输电线路的杆塔定位的准确性。

图5是根据本发明第二实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图。该实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法可以是上述实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的一种优选实施方式。如图5所示，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，用于架空输电线路的杆塔定位方法包括步骤如下：

步骤S502，获取目标区域的地形参数和气象参数。

目标区域的地形参数和气象参数可以反映目标区域的地址条件、地形条件、气象条件、污区等级、地面粗糙程度等，例如海拔信息、覆冰情况、风速信息等，以便于从所有塔型中选择适用于该区域的塔型及其相应的呼高、金具和绝缘子等。

步骤S504，根据地形参数和气象参数选择杆塔的类型。其中，杆塔包括多回路塔。

多回路塔可以是分歧塔，也可以是同塔并架分支塔。

步骤S506，对架空输电线路进行拓扑分析。

步骤S508，基于分析结果确定在三维仿真的地形场景中的架空输电线路上使用多回路塔。

在本发明实施例中，通过结合三维仿真的地形场景，可以对架空输电线路进行拓扑分析，还可以进行杆塔横担导线、地线挂点分析和杆塔的受力分析，从而在三维仿真的地形场景中确定需要使用多回路塔的位置，解决了工作处于输电现场中难以确定多回路塔的架设位置的问题。

图6是根据本发明第三实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的流程图。该实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法可以是上述实施例的用于架空输电线路的杆塔定位方法的一种优选实施方式。本发明实施例中，生成的立塔因子包括多个立塔因子，如图6所示，该用于架空输电线路的杆塔定位方法包括步骤如下：

步骤S602和步骤S604分别与步骤S402和步骤S404相同，这里不做赘述。

步骤S606，由多个立塔因子生成多条架空输电线路。

步骤S608，对多条架空输电线路进行校验。

步骤S610，从校验后的多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路。

步骤S612，在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置。

本发明实施例中，遍历多个立塔因子，由多个立塔因子中每一个立塔因子生成一条架空输电线路，并加入到临时立塔链表中，在遍历完立塔因子之后，可以判断该立塔因子是否为必须的立塔位置，如果是必须的立塔位置，则将已有的可用立塔链表清除，将临时链表加入到可用立塔链表中；反之，则将临时立塔链表加入到可用立塔链表中。对可用立塔链表中的架空输电线路，可以通过线路空间碰撞分析，动态提取线路交叉跨越信息，完成导线的对交叉跨越物、切地校验（如图7、图8所示）。根据设计的导线、地线规程、立塔规程、跨越校验规程，通过电气力学计算和校验，实现杆塔智能定位、对杆塔附件进行精确的自动配置。挑选出负荷电气和力学标准的杆塔，由于每个立塔因子都对应者固定的成本，因子可以在校验通过的线路中，选择杆塔数量最少或者价格最便宜的架空输电线路，从而可以在杆塔数量最少的架空输电线路上确定杆塔的立塔位置，从而完成杆塔定位，降低了杆塔定位的成本。

图7是根据本发明实施例的用于架空输电线路的导线的交叉跨越物校验的流程图。如图7所示，导线的交叉跨越物校验包括以下步骤：

步骤S701，获取线路沿线坐标。其中，线路为架空输电线路。

步骤S702，获取待校验的交叉跨越物。其中，交叉跨越物为架空输电线路所跨越的物体。

步骤S703，计算线路的架线与交叉跨越物的空间距离。可以根据三维仿真的地形场景中的架线高度与交叉跨越物的高度，计算该空间距离，以便于与安全距离进行比较，判断该空间距离是否符合规程要求。

步骤S704，获取当前交叉跨越物所在的线路电压。由于不同线路电压对应的架线与交叉跨越物之间的安全距离不同，获取当前交叉跨越物所在的线路电压以便于获取当前架线与交叉跨越物之间的安全距离。

步骤S705，获取在线路电压下交叉跨越物的安全距离以及校验算法。其中，校验算法用于校验架线与交叉跨越物的空间距离是否安全。

步骤S706，获取交叉跨越物所在的档信息。档信息是指交叉跨越物所在的档位线的信息。

步骤S707，获取交叉跨越物所在的档的环境信息。档的环境信息是指档位线所处的环境信息。

步骤S708，获取导线信息。

步骤S709，对该档进行弧垂计算。

步骤S710，获取交叉跨越物所在位置的弧垂高度。

步骤S711，基于校验算法检查交叉跨越物是否安全。如果安全则执行步骤S712，如果不安全，则执行步骤S713

步骤S712，确认交叉跨越物在校验算法下安全。校验结束。

步骤S713，确认交叉跨越物在校验算法下不安全。校验结束。

图8是根据本发明实施例的用于架空输电线路的导线切地校验的流程图。如图8所示，导线切地校验包括以下步骤：

步骤S801，获取线路地形点。校验开始，首先获取线路的所有地形点，地形点可以是用于架设杆塔的地点。

步骤S802，获取当前档位线的起始地形点和终止地形点。

步骤S803，遍历档内地形点。

步骤S804，相邻两个地形点形成线段。

步骤S805，获取当前导线的弧垂计算公式。

步骤S806，判断直线与弧垂线是否有交点。其中，直线可以是两个地形点形成线段，弧垂线可以是通过弧垂计算公式计算得到的弧垂线。如果判断直线与弧垂线无交点，则执行步骤S807，反之，执行步骤S809。

步骤S807，判断遍历档内地形点是否完成。如果完成，则执行步骤S808，反之，则返回步骤S803。

步骤S808，确认导线没有切地。校验结束。

步骤S809，确认导线切地。校验结束。

优选地，对多条架空输电线路进行校验包括：对多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。具体地，根据设计的导线、地线规程、立塔规程、跨越校验规程，通过电气力学计算和校验。

下面对输电线路中导线空间位置计算进行详细描述。

1、架空输电线路空间架线计算

架空输电线路空间架线计算是电线力学计算的重要部分，主要用于电线导线架线空间位置图表查询及断面图电线曲线生成及弧垂安全距离校验等。由于在连续档与孤立档下电线承受的力有所不同，故分成连续档的导线架线空间位置计算与孤立档的导线架线空间位置计算。

1.1、导线架线空间位置相关计算公式选用

电线悬垂曲线方程选用。电线一般采用多股细金属线构成的绞合线，有一定的刚性，但由于每档电线的线长要远远大于其直径，其刚性影响很小，因此可以假设电线是没有刚性的柔性索链，只承受拉力不承受弯矩，故悬挂在两基杆塔间的电线呈悬链线形状。为了精准的反映电线的悬挂曲线，我们采用悬链线方程作为电线的悬垂曲线方程。

电线线长公式选用。利用线长公式是建立电线状态方程的基础，因此选用什么线长公式决定状态方程的精确度。由于工程中对线长要求较高精度，最理想的是采用悬链线公式，但考虑到状态方程的复杂性，因此采用斜抛物线近似简化线长公式，所得的公式仍有足够的精度。

电线的状态方程选用。电线的状态方程反映了电线应力与气象条件之间的关系，悬链线状态方程能求解出应力的精确值，但由于悬链线方程式比较复杂，仅适用于计算机求解，其结果通过作为精确值去评价其他近似公式的精度。

采用电线的斜抛物线状态方程的近似式，利用斜抛线的线长公式及斜抛物线的平均应力公式，可得到电线的斜抛物线状态方程的近似式，由于该状态方程式的近似过程弥补了斜抛物线的误差，因此精度很高，与悬链线状态方程十分接近，即使对重要跨越或高差很大的档距，也能够满足工程要求。

弧垂计算公式。弧垂公式的选择关系到电线使用应力的误差和电线对跨越物的间距误差问题。从误差比较来看，以悬链线弧垂公式作为准确公式，抛物线公式算得弧垂偏小，且随着

的增加而误差增大。

对于线路的一般档距和应力下，用平抛物线公式计算，弧垂减小值不超过2%，即应力增大值不超过2%，由于应力考虑了较大的安全系数，故认为是可以容许的；

对于高

时的档距，要采取措施避免对地或跨越物引起的间距不足，因此用斜抛物线公式计算弧垂是比较精确的。然而对于大档距，抛物线公式的弧垂计算误差越大。

综上分析，由于弧垂计算要求精确性高，因此对于连续档的弧垂计算，我们采用悬链线弧垂公式；对于孤立档，我们采用斜抛物线弧垂公式。

1.2、整体参数，如下表所示：

1.3、导线架线空间位置计算步骤

1.3.1、连续档导线架线空间位置计算步骤

1.3.1.1、机械特性导线架线空间位置计算

一、应力的计算

1）先计算电线比载

2）计算电线最大使用应力（允许使用应力）

3）计算代表档距

4）判别有效临界档距和控制气象条件

先从已计算的比载结果，分别找出四种可能控制气象条件综合比载。如第一气象区的气象参数如下表：

气象条件

序号	工况名称	冰厚(mm)	风速(m/s)	气温(℃)
					1	低温	0	0	-5
2	大风	0	25	10
					3	年平	0	0	15
4	覆冰	5	10	-5
					5	高温	0	0	40
6	校验	0	0	15
					7	安装	0	10	0
8	外过	0	10	15
					9	内过	0	15	15

可能的控制气象条件分别是低温、大风、覆冰、年平，则对应的综合比载分别是：低温时综合比载：γ₁(0,0)；大风时综合比载：γ₆(0,25)；年平时综合比载：γ₁(0,0)；覆冰时综合比载：γ₇(5,10)。

计算各控制气象条件下的

值，按从小到大排列，以A、B、C、D表示从小到大的顺序，A、B、C、D分别指代一种控制气象条件。

调用临界档距计算公式式18，计算出四个控制气象条件两两组合的临界档距l_cr。

判别出有效的临界档距及控制气象条件，判别方法详见“1.5.4临界档距及控制工况”部分。

5）计算电线各工况下的水平应力

用控制气象条件及最大使用应力作为已知参数，计算出其他工况下的水平应力。

6）计算导线最低点到悬挂点的水平距离l_OA及l_OB

7）计算各工况下的悬挂点应力

二、弧垂的计算

任一点弧垂的计算：

最大弧垂计算。先差别出最大弧垂出现的控制气象条件，判别方法详见“1.5.5电线弧垂计算”；利用最大弧垂的控制气象条件下的应力求出最大弧垂。

1.3.1.2、架线（百米架线）

一、应力计算

1）先计算电线比载，同机械特性，见上。

2）计算电线最大使用应力（允许使用应力），同机械特性，见上。

3）计算代表档距，同机械特性，见上。

4）判别有效临界档距和控制气象条件，同机械特性，见上。

5）计算电线各工况下的水平应力。

用控制气象条件及最大使用应力作为已知参数，计算出架线气温下的水平应力。架线时应力状态方程考虑电线初长伸，输入参数及输出结果如下表所示。

二、弧垂计算

求出各架线气温下的应力，再用各架线气温下的应力求出各架线气温下的弧垂。代表档距架线弧垂：

百米档距架线弧垂：

1.3.2、弧立档串例，施工，竣工。

1.4、电线导线架线空间位置中间参数计算

1.4.1、电线曲线方程

1）业务描述

分析电线的曲线几何关系，是分析电线受力情况、线长及弧垂等的基础，我们选用悬链线方程作为电线的悬垂曲线方程。根据受力作用原理分析，电线拉力与电线曲线相切，故从一档导线上任取一段弧长进行受力分析，可得出电线悬垂曲线的悬链线方程，该方程表示了电线的弧垂与比载，应力和档距之间的基本关系。

2）计算方程

电线的悬垂曲线悬链线方程为(坐标点O位于电线悬挂点A点)：

$y=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}(\mathrm{ch}\frac{\mathrm{\γ}(l_{\mathrm{OA}}-x)}{{\mathrm{\σ}}_0}-\mathrm{ch}\frac{\mathrm{\γ}{l}_{\mathrm{OA}}}{{\mathrm{\σ}}_0})$ （式1）

其中：

$l_{\mathrm{OA}}=\frac{l}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}{\mathrm{sh}}^{-1}\frac{\mathrm{\γh}}{{2\mathrm{\σ}}_0\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_0}}$ （式2）

式中参数：

σ₀――电线的水平应力，Ｎ/mm2；

γ――电线的比载，Ｎ/(m·mm2)；

l_OA――电线最低点至悬挂点A的水平距离，m；

x――电线曲线上任一点的水平坐标，坐标原点为悬挂点A。

1.4.2、电线的比载

1）业务描述

为了计算电线单位截面积上受力情况，定义电线比载为单位长度架空线上的荷载折算到单位截面积上的数值。由于作用在架空线上的机械荷载有自重、冰重和风压荷载，故相应的比载有自重比载、冰重比载、垂直总比载、无冰风压比载、覆冰风压比载、无冰时综合比载和覆冰时综合比载。当确定了气象区及电线型号后，便可计算出电线的所有比载。

定义电线比载用符号γ_i(δ,v)表示，其中δ为覆冰厚度，v为风速。计算电线比载时，要分别计算导线比载和地线比载。

2）计算公式

自重比载指架空线自身质量引起的比载，不考虑气象条件变化的影响。

公式：

${\mathrm{\γ}}_1\left(\mathrm{0,0}\right)=\frac{{\mathrm{gp}}_1}{A}$ （式3）

已知参数：

g――重力加速度，m/s2，式中γ取值为：g＝9.8065m/s2；

p1――电线单位质量，kg/m；

A――电线截面积，mm2。

冰重比载是电线的覆冰重量引起的比载，该比载只是求冰的重量。

公式：

${\mathrm{\γ}}_2(\mathrm{\δ},0)=\frac{\mathrm{\γ\ρ\π\δ}(d+\mathrm{\δ})}{A}$ （式4）

已知参数：

g――重力加速度，m/s2，式中γ取值为：g＝9.8065m/s2；

ρ――覆冰的密度，kg/cm3，式中ρ＝0.9×10^-3kg/cm³；

δ――电线覆冰厚度，mm；

d－－电线直径，mm；

A――电线截面积，mm2。

垂直总比载是电线在垂直方向上比载之和，即自重比载与冰重比载之和。

公式：

γ₃(δ,0)=γ₁(0,0)+γ₂(δ,0)    （式5）

风压比载是电线在水平方向上所受的比载，包括无冰时风压比载和覆冰时风压比载。由于整个档距上风速通常不均匀，电线的迎风面积形状（体型）等都会影响风压的作用情况，故要考虑风速不均匀及电线体型的影响。

公式：

${\mathrm{\γ}}_4(0,v)=\frac{\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_1{v}^2{\mathrm{d\α\μ}}_{\mathrm{sc}}\×{10}^{-3}}{A}$ （式6）

已知参数：

ρ₁――空气密度，kg/m3，式中ρ₁＝1.25kg/m3；

v――电线平均高度处的风速，m/s；

d－－电线直径，mm；

α――电线风压不均匀系数，其取值见表1；

μ_sc――电线体型系数，取值见表2；

A――电线截面积，mm2。

电线风压不均匀系数α

电线受风体型系数μ_sc

覆冰时风压比载

电线覆冰时其迎风面积增大，因此考虑覆冰厚度的影响，其计算公式将无冰时风压比载的d变成（d+δ）。

公式：

${\mathrm{\γ}}_5(\mathrm{\δ},v)=\frac{\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_1{v}^2(d+\mathrm{\δ}){\mathrm{\α\μ}}_{\mathrm{sc}}\×{10}^{-3}}{A}$ （式7）

已知参数：

ρ₁――空气密度，kg/m3，式中ρ₁＝1.25kg/m3；

v――电线平均高度处的风速，m/s；

d－－电线直径，mm；

δ――电线覆冰厚度，mm；

α――电线风压不均匀系数，其取值见表1；

μ_sc――电线体型系数，取值见表2；

A――电线截面积，mm2。

无冰综合比载

无冰综合比载是无冰时电线的自重比载和无冰风压比载的矢量和，即电线在无冰时所受的垂直比载和水平比载的矢量和。

公式：

${\mathrm{\γ}}_6(0,v)=\sqrt{{\mathrm{\γ}}_1^2\left(\mathrm{0,0}\right)+{\mathrm{\γ}}_4^2(0,v)}$ （式8）

覆冰综合比载

覆冰综合比载是电线垂直总比载和覆冰风压比载的矢量和。

公式：

${\mathrm{\γ}}_7(\mathrm{\δ},v)=\sqrt{{\mathrm{\γ}}_3^2\left(\mathrm{0,0}\right)+{\mathrm{\γ}}_5^2(0,v)}$ （式9）

1.4.3、耐张绝缘子串比载

1）业务描述

在架空线路中，为保证电线对地有必要的绝缘间隙，在直线杆塔上挂悬垂绝缘子串，在耐张杆塔上挂有耐张绝缘子串。绝缘子串有自身的重力，与导线一样会受冰、风的影响，故绝缘子串的荷载对导线会产生一定的影响。由于在连续档中，悬垂绝缘子串主要用于承受导线的垂力，不对导线作用垂力，因此其影响可以忽略。而对于弧立档，两端的耐张串相对架空线比较重，其荷载不能忽略，因此应考虑耐张绝缘子串对导线导线架线空间位置的影响。

耐张绝缘子串的比载计算与电线比载类似。为简便起风，耐张绝缘子串的比载统一以架空线的截面积为基准，即耐张绝缘子串的比载等于其单位长度上的荷载集度与架空线截面积之比。

2）计算公式

与电线比载类似，确定绝缘子串型号与气象条件后，可计算出耐张串比载，计算方法与电线比载一样，在此不重复写。耐张串比载包括：

耐张串的自重比载、耐张串的冰重比载、耐张串的总垂直比载、耐张串的无冰风压比载、耐张串覆冰风压比载、耐张串的覆冰综合比载。

1.4.4、最大使用应力（张力）

1）业务描述

最大使用应力即电线的水平应力，是为保证电线的安全运行，规定电线弧垂最低点所允许使用的最大应力。由于在连续档内各档内水平应力差很小，趋于相等，因此可以假设各档电线的水平应力相等。

确定电线型号后，电线的计算拉断力也确定了，由此可计算出电线的最大使用应力。最大使用张力等于最大使用应力乘以电线截面积。

2）计算公式

${\mathrm{\σ}}_0=\frac{T_j\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{Ak}}$ （式10）

已知参数：

T_j――电线的计算拉断力，N；

ε――电线的新线系数，导线的新线系数一般取0.95，地线的新线系数一般取1；

k－－电线的安全系数，其值可查表得知；

A――电线截面积，mm2；

1.4.5、电线线长

1）业务描述

由于电线线长的微小变化，会导致电线弧垂的很大变化，甚至影响电线对地、交叉跨越的安全距离，因此应给予足够的重视。

2）计算公式

采用斜抛物线线长公式：

$L=\frac{l}{\cos \mathrm{\β}}+\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^3\cos \mathrm{\β}}{24{\mathrm{\σ}}_0^2}$ （式11）

式中参数：

σ₀――电线的水平应力，Ｎ/mm2；

γ――电线的比载，Ｎ/(m·mm2)；

l――档距，对于连续档为耐张段内的代表档距，m；

β――两悬挂点间的高差角，（o）；

cosβ――耐张段内代表档距的代表高差角，（o）。

1.5、连续档导线架线空间位置

连续档的导线架线空间位置直计算主要用于校验导线、避雷线的各种距离，校验导线、绝缘子、杆塔及基础的荷载，因此对于连续档，需要计算各种工况条件下电线的应力，同时需要计算出电线的弧垂。

1.5.1、代表档距

1）业务描述

虽假设连续档内各档水平应力相等，但实际耐张段中，由于地形、气象条件变化等影响，必然使各档水平张力不等，造成悬垂绝缘子串偏斜。但由于绝缘子长度能补偿偏斜后电线应力差，使偏斜后水平应力趋于相等，此时各档档距发生变化。因此用某一个档距能反映电线的应力随气象条件的变化规律，该档距称为连续档的代表档距。代表档距下的高差角，称为代表高差角。

2）计算公式

悬挂点不等高情况下的代表档距公式：

$l_r=\frac{1}{\cos {\mathrm{\β}}_r}{\left(\frac{l_1^3\cos {\mathrm{\β}}_1+l_2^3\cos {\mathrm{\β}}_2+\·\·\·+l_n^3\cos {\mathrm{\β}}_n}{\frac{l_1}{\cos {\mathrm{\β}}_1}+\frac{l_2}{\cos {\mathrm{\β}}_2}+\·\·\·+\frac{l_n}{\cos {\mathrm{\β}}_n}}\right)}^{\frac{1}{2}}=\frac{1}{\cos {\mathrm{\β}}_r}\left(\frac{\mathrm{\Σ}{l}^3\cos \mathrm{\β}}{\mathrm{\Σ}\frac{l}{\cos \mathrm{\β}}}\right)$ （式12）

代表高差角计算公式：

$\cos {\mathrm{\β}}_r=\frac{\frac{l_1}{\cos {\mathrm{\β}}_1}+\frac{l_2}{\cos {\mathrm{\β}}_2}+\·\·\·+\frac{l_n}{\cos {\mathrm{\β}}_n}}{\frac{l_1}{{\cos }^2{\mathrm{\β}}_1}+\frac{l_2}{{\cos }^2{\mathrm{\β}}_2}+\·\·\·+\frac{l_n}{{\cos }^2{\mathrm{\β}}_n}}=\frac{\mathrm{\Σ}\frac{l}{\cos \mathrm{\β}}}{\mathrm{\Σ}\frac{l}{{\cos }^2\mathrm{\β}}}$ （式13）

已知参数：

l_r――代表档距，m；

l₁，l₂，…，l_n――耐张段内各档档距，m。

β₁，β₂，…，β_n――分别为耐张段内各档的高差角。

1.5.2、状态方程

1）业务描述

悬挂于两固定点的电线，当气象条件变化时（即气温及荷载改变时），电线应力及弧垂也会随着变化。电线的状态方程就描述了导线应力随气象条件改变而变化的规律。由于气象条件变化，使电线承受的比载和温度发生变化，两者的共同作用使电线线长也随之发生了变化，据此关系导出电线的应力状态方程。

1）公式

采用斜抛物线近似方程：

${\mathrm{\σ}}_m-\frac{{\mathrm{\γ}}_m^2{l}^{2}E{\cos }^3\mathrm{\β}}{24{\mathrm{\σ}}_m^2}=\mathrm{\σ}-\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}^{2}E{\cos }^3\mathrm{\β}}{24{\mathrm{\σ}}^2}-\mathrm{\α}E\cos \mathrm{\β}(t_m-t)$ （式14）

式中参数：

σ_m，σ――分别是已知和待求情况下的电线最低点的水平应力，Ｎ/mm2；

γ_m，γ――分别为已知和待求情况下的电线比载，Ｎ/(m·mm2)；

l――电线档距，对具有悬垂绝缘子串的连续档，则为代表档距，ｍ；

Ｅ――电线的弹性系数，Ｎ/mm2；

α――电线的温度伸长系数，1/℃；

cosβ――对于具有悬垂绝缘子串的连续档，为代表高差角。

1.5.3、电线弧垂

1）业务描述

弧垂指电线上的点到悬挂点连线的垂直距离，在设计杆塔高度、校验电线对地及跨越物的安全间距等过程中，都需要计算出电线的最大弧垂及任一点的弧垂，弧垂是电线力学计算的重要内容。

2）计算公式

由于连续档的弧垂计算，我们选用的是悬链线弧垂公式，其公式如下：

悬链线任一点弧垂公式（坐标O点位于悬挂点A）：

$f_x=\mathrm{xtg\β}+\frac{{2\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}\left[\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γ}({2l}_{\mathrm{OA}}-x)}{2{\mathrm{\σ}}_0}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γx}}{{2\mathrm{\σ}}_0}\right]$ （式15）

其中：

$l_{\mathrm{OA}}=\frac{l}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}{\mathrm{sh}}^{-1}\frac{\mathrm{\γh}}{{2\mathrm{\σ}}_0\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_0}}$ （式16）

悬链线最大弧垂公式：

$f_m=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}[\mathrm{ch}\left(\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_0}\right)\sqrt{1+{\left(\frac{h}{\frac{{2\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_0}}\right)}^2}-\sqrt{1+{\left(\frac{h}{l}\right)}^2}+\frac{h}{l}({\mathrm{sh}}^{-1}\frac{h}{l}-{\mathrm{sh}}^{-1}\frac{h}{\frac{{2\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_0}})]$ （式17）

上面两式中参数：

σ₀――导线的水平应力，Ｎ/mm2；

γ――电线的比载，Ｎ/(m·mm2)；

h――两悬挂点之间的高差，m；

l――耐张段内的代表档距，m；

l_OA――电线最低点到悬挂点A间的水平距离，m；

β――两悬挂点间的高差角，（o）；

x――电线曲线上任一点的水平坐标，坐标原点为悬挂点A。

1.5.4、临界档距及控制工况

1）业务描述

由于架空线的应力会随着气象条件的变化而变化，因此必存在一种气象条件，在该气象条件下架空线的应力最大，这一气象条件称为控制气象条件，也即控制工况。当两个及以下气象条件同时成为控制气象条件时的档距称为临界档距。

对于一档档距，需要判断出该档的控制气象条件，也即求出最大应力的气象条件，其他气象条件下应力必小于该气象条件下的应力，因此使该气象条件下的应力等于最大使用应力，从而保证各气象条件下电线应力符合要求。

在一个耐张段内可能有多个的控制气象条件，各控制气象条件可能只有部分气象条件（即有效控制气象条件）在不同的档距范围内起控制作用，为找出控制气象条件的档距范围，利用临界档距的含义，求出所有可能控制气象条件两两组成的临界档距，最后判定出有效的临界档距，找到每个临界档距内的控制气象条件。

2）计算公式

悬挂点不等高时临界档距公式：

$l_{\mathrm{cr}}=\sqrt{\frac{\frac{24}{E}({\mathrm{\σ}}_m-{\mathrm{\σ}}_n)+24\mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}(t_m-t_n)}{[{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_m}{{\mathrm{\σ}}_m}\right)}^2-{\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_n}{{\mathrm{\σ}}_n}\right)}^2]{\cos }^3\mathrm{\β}}}$ （式18）

式中参数：

σ_m，σ_n――分别是两种控制条件下允许的使用应力，Ｎ/mm2；

t_m，t_n――分别为两种控制条件下的气温，℃；

γ_m，γ_n――分别为两种控制条件下的电线比载，Ｎ/(m·mm2)；

Ｅ――电线的弹性系数，Ｎ/mm2；

α――电线的温度伸长系数，1/℃；

cosβ――对于具有悬垂绝缘子串的连续档，为代表高差角。

3）有效临界档距及有效控制工况的判定

可能的控制工况有最低气温、最大风速、最厚覆冰及年均气温四种气象条件。判定有效临界档距，首先计算出可能起控制作用的各控制条件互相组合的临界档距，然后按一定规律判别出“有效临界档距”和“有效控制条件”，判别步骤如下：

假如有四种可能的控制条件，计算各自值，按

值从小到大分别以A、B、C、D表示。若其中有两种条件的值相同，则须另计算这两种条件的σ+αEt值，取σ+αEt值较小者编入顺序，较大者不参加判别，因为肯定它不起控制作用。

此处假设A的气象条件为最低气温，B为年均气温，C为最大风速，D为最厚覆冰。

根据这些可能控制条件的已知气象参数，利用临界档距计算公式，以两两组合原则算出6个临界档距。

将算得的l_cr按A、B、C三种控制条件，各与其它控制条件组合顺序排成如下的数列。

从

值最小的A档开始判别，取该栏中最小的一个临界档距（不是虚数或0）作为有效的临界档距，该栏其他的临界档距舍去；如果存在一栏的l_cr值有虚数或0，则该气象条件不起控制作用，该栏下所有l_cr都舍去。

此处假设l_cr(AB)最小，为有效临界档距，则该有效临界档距为A情况控制的档距上限，接着判定该档距后一个注脚（此处为B）所代表情况的控制档距下限。

对第一个有效临界档距后一个注脚所代表的情况栏进行判别（此处假设第一个有效临界档距l_cr(AB)，其后一注脚为B，则对B栏进行有效档距判别），如同上述的选择原则，选出第二个有效临界档距，假设为l_cr(BC)。依此类推判别到最后一栏。此处假设C栏l_cr(CD)为有效临界档距，则所有有效临界档距判别出来，每个档距范围的控制工况也明确了。

若第一栏的有效临界档距为l_cr(AC)，则B被“隔越”，B栏则全被舍去，即B为无效控制条件。

若出现其他栏都有虚数或0，只剩下一栏档距值为正数，则舍去其他栏，其他栏将无有效临界档距，全部由档距值为正数所在栏的气象条件控制。

1.5.5、电线的应力与弧垂计算

在连续档内计算导线架线空间位置，需要分别考虑机械特性时导线架线空间位置的情况及架线时的导线架线空间位置情况，且由于导线应力与地线应力的计算略有不同，因此计算时需要区分为导线应力计算与地线的应力计算。

1.5.5.1、电线机械特性应力与弧垂

电线在运行时，由导线自重及气象条件的综合作用产生的应力为电线的机械特性应力，相应的弧垂为电线机械特性的弧垂。

1.5.5.1.1、导线机械特性应力计算

一、水平应力

1）业务描述

由于导线应力在线路设计中关系重大，并且受气象条件的影响而发生较大变化，因此需计算出各种气象条件下的应力，最后将求得的应力用于力学计算，或输出各工况下所有代表档距下的应力值到应力机制特性表中。

2）计算公式

连续档的水平应力计算利用连续档的应力状态方程求解，具体计算公式见节1.4.2状态方程。

3）计算步骤：

根据气象条件及电线型号，求出电线比载。

求出有效临界档距及控制工况。

利用控制工况作为已知气象条件，通过状态方程求出各工况下所有代表档距下的应力，工况包括最高气温、最低气温、平均气温、事故、雷电过电压（无风）、雷电过电压（有风）、安装、操作过电压、覆冰、最大风。

二、悬挂点应力

1）业务描述

悬挂点应力比电线的水平应力更大，因此在校验时要知道悬挂点的应力。

2）计算公式

悬挂点有两点A、B，采用斜抛物线公式，其应力计算公式分别为：

${\mathrm{\σ}}_A=\sqrt{{\mathrm{\σ}}_0^2+\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}_{\mathrm{OA}}^2}{{\cos }^2\mathrm{\β}}}$ （式19）

${\mathrm{\σ}}_B=\sqrt{{\mathrm{\σ}}_0^2+\frac{{\mathrm{\γ}}^2{l}_{\mathrm{OB}}^2}{{\cos }^2\mathrm{\β}}}$ （式20）

其中，

$l_{\mathrm{OA}}=\frac{l}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}\sin \mathrm{\β}$ （式21）

$l_{\mathrm{OB}}=\frac{l}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\γ}}\sin \mathrm{\β}$ （式22）

式中参数：

σ₀――导线的水平应力，Ｎ/mm2；

γ――导线的比载，Ｎ/(m·mm2)；

l_OA――导线最低点到悬挂点A的水平距离，m；

l_OB――导线最低点到悬挂点B的水平距离，m；

β――两悬挂点间的高差角，（o）。

3）计算步骤

利用公式计算电线最低点至悬挂点A及悬挂点B的水平距离，即l_OA和l_OB；

计算各工况下的水平应力。

通过已计算出l_OA和l_OB，及名工况下的水平应力，利用悬挂点应力公式，求出各工况下的悬挂点应力值。

1.5.5.1.2、地线机械特性应力计算

一、水平应力

1）业务描述

根据防雷要求，在大气过电压气象条件时（+15℃、无风、无冰），导线与地线在档距中央应保持(0.012l+1)米的间距，此处l为档距。设计时须按此要求选定地线于15℃各代表档距下的应力，并以此应力作为已知有效控制条件，用状态议程式求出最大使用应力、平均运行应力及其他条件下的应力。若求出的最大使用应力与平均运行应力超出或过低于规定数值，可在杆塔地线保护角满足要求的情况下，适当放大或缩小导线与地线的悬挂点间的距离，使之较均衡地满足各控制条件。

2）计算公式

根据间距要求，地线在+15℃、无风、无冰时的应力计算公式为：

${\mathrm{\σ}}_g=\frac{{\mathrm{\γ}}_g}{\frac{{\mathrm{\γ}}_c}{{\mathrm{\σ}}_c}-\frac{8[\sqrt{{(0.012l_c+1)}^2-s^2}-h]}{l_c^2}}$ （式23）

其中，上式中的l_c式公式求出：

$h=\frac{{\left(0.012l_c\right)}^2+0.036l_c-2(s^2-1)}{2\sqrt{{(0.012l_c+1)}^2-s^2}},$ （式24）

当S＝0时， $l_c=\frac{h-1}{0.006}$ （式25）

式中参数：

s，h――导线和地线在杆塔上悬挂点间的水平间距和垂直间距，m；

σ_c，σ_g――分别是导线和地线在某代表档距下+15℃、无风、无冰时的应力，

Ｎ/mm2；

γ_c，γ_g――分别导线和地线自重力比载，Ｎ/(m·mm2)；

l_c――控制档距，m。

地线应力状态议程与导线应力状态方程一样，即利用连续档的应力状态方程求解，具体计算公式见节1.4.2状态方程。

3）计算步骤

求出导线在气象条件为+15℃、无风、无冰时的应力σ_c。

利用地线在+15℃、无风、无冰时的应力计算公式，求出该气象条件下的地线应力σ_g。

以σ_g作为已知气象条件，利用状态方程，求出其他气象条件下的应力、弧垂；地线的临界档距与导线的临界档距一致。

二、悬挂点的应力

1）业务描述

与导线一样，在地线及杆塔荷载校验时需要计算地线的悬挂点应力大小。

2）计算公式

具体公式与导线悬挂点应力公式一样。

3）计算步骤

用状态方程求出所有气象条件所有代表档距的水平应力。

利用地线的各气象条件下各代表档距的水平应力，通过悬挂点应力公式，求出相应的气象条件及档距下的悬挂点应力。

1.5.5.1.3、电线弧垂计算

1）业务描述

为满足用户对弧垂表的需求，方便用户在工程中查看弧垂表，连续档的电线弧垂计算主要计算最大弧垂。由于最大弧垂可能发生在最高气温时或最大垂直荷载时（如覆冰），因此需判别发生最大弧垂的控制条件。

2）计算公式

连续档最大弧垂计算公式采用悬链线的弧垂计算公式，具体参见1.4.3的电线弧垂部分。

3）最大弧垂判别

由于最大弧垂可能发生在最高气温或最厚覆冰时，判别方法有多种，如“临界温度”法和“临界比载”法等，此处采用最简单的比较法。比较法的判别过程如下：

计算两种气象条件的

值，最高气温时

最厚覆冰时

比较两个比值的大小，当

时，最大弧垂发生在最高温气象条件下；反之，最大弧垂发生在最厚覆冰气象条件下。

4）最大弧垂计算步骤

求出各气象条件下的电线应力；利用最大弧垂判别法判别出最大弧垂发生的气象条件；利用最大弧垂发生的气象条件下的应力，通过弧垂计算公式，求出电线最大弧垂。

1.5.5.2、电线架线（百米架线）应力与弧垂计算

由于电线在架线施工时，施工时的气温及过牵引力对电线应力的影响、初伸长及过牵引对电线弧垂的影响皆不可忽略，因此需特别计算架线施工时的电线导线架线空间位置，校验杆塔、横担及电线的承受情况，校验电线的弧垂的安全距离。

1.5.5.2.1、电线架线（百米架线）应力计算

电线在受到张力作用下会产生永久性的塑蠕伸长（称初伸长），且永久性的塑蠕伸长在线路运行初期的张力作用下才能逐渐放出，这种电线的伸长增加了档内线长，引起弧垂增大，使线路导线对地及其它被跨越物的安全距离减小，因此在架线施工时必须考虑补偿电线初伸长，一般采用通过增加架线应力方法来补偿架线中所减小的弧垂，以达到原设计无初伸长存在时的弧垂要求。导线和地线的水平应力及悬挂点应力计算方法一样。

1.5.5.2.1.1、水平应力

1）业务描述

由于电线初伸长的影响，架线的应力状态方程需考虑初伸长影响因素。补偿初伸长的的方法有两种，分别是减小弧垂法和降低温度法。

2）架线应力状态方程

减小弧垂法是在不考虑初伸长影响计算出来的弧垂后，靠经验人为的减小弧垂。弧垂减小量可根据一般标准，架线时弧垂减小百分比一般为减小15%或20%。

减小弧垂法的应力状态方程为不考虑初伸长的状态方程，具体计算公式见节1.4.2状态方程。计算步骤：按应力状态方程，不考虑初伸长，求出各工况下的应力、弧垂；再将弧垂乘以设定的减小百分比，求得各工况下架线时的弧垂。

降低温度法是通过降低架线时的温度，从而达到补偿初伸长对弧垂的影响。考虑电线的初伸长率ε_e，折算为等效温度Δt_e，则得到架线时的应力状态方程为：

${\mathrm{\σ}}_e^2\{{\mathrm{\σ}}_e+[\frac{E_F{\mathrm{\γ}}_m^2{l}^2{\cos }^3\mathrm{\β}}{24{\mathrm{\σ}}_m^2}-{\mathrm{\σ}}_m+\mathrm{\α}{E}_F\cos \mathrm{\β}\×(t_e-t_m-{\mathrm{\Δt}}_e)-E_F{\mathrm{\ϵ}}_e\cos \mathrm{\β}]\}=\frac{E_F{\mathrm{\γ}}_e^2{l}^2{\cos }^3\mathrm{\β}}{24}$

（式26）

其中， ${\mathrm{\Δt}}_e=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_e}{\mathrm{\α}}.$

式中参数：

σ_e――考虑初伸长的架线应力，Ｎ/mm2；

γ_e――架线时的电线比载，Ｎ/(m·mm2)；

t_e－－架线时的气温，℃；

Δt_e――计算架线应力考虑补偿初伸长的等效温度，℃；

ε_e――架线应力ε_e下的初伸长率（塑性伸长率），其值通过查表得知；

α――导、地线的温度膨胀系数，1/℃；

σ_m，γ_m，t_m――分别为最终运行期间已知情况下的电线应力，Ｎ/mm2；电线比载，Ｎ/(m·mm2)；气温，℃；

E_F――最终运行期间电线的弹性系数，Ｎ/mm2；

l――档距，m；对连续档为代表档距；

cosβ――对于具有悬垂绝缘子串的连续档，为代表高差角。

3）导、地线架线时应力计算步骤：计算步骤与机械特性导、地线应力计算步骤一样，只是把求应力的状态方程用架线时的应力状态方程分别求解导、地线的各工况下的应力。

二、悬挂点应力

1）业务描述

架线时悬挂点承受非常大的应力，因此需计算架线时悬挂点应力，校验电线及杆塔的荷载。

2）计算公式

悬挂点应力计算采用斜抛物线公式，其应力计算公式与机械特性悬挂点应力计算一样。

3）计算步骤

先用架线应力状态方程求出各工况下电线的水平应力；再用架线时电线应力及悬挂点应力公式求出各工况下电线的悬挂点应力。

1.5.5.2.2、电线架线（百米架线）弧垂计算

架线弧垂指各架线气温下档距中的最大弧垂点的弧垂，连续档内架线弧垂不考虑绝缘子串和集中荷载的影响。为了保证电线安装时应力不超过相应的控制应力，施工时需选择适当的电线施工紧线时的弧垂来保证电线的应力在控制范围内。因此需计算出各架线温度下的弧垂列出架线弧垂图表中供施工时使用，也需要施工部门在施工紧线时必须通过严格控制连续档各观侧点的弧垂达到间接控制电线水平安装张力（应力）的目的。导线与地线架线弧垂计算方法一样，在此统一描述。

1.5.5.2.2.1、架线弧垂计算

1）业务描述

为方便施工部门确定电线在杆塔上的松弛程度，一般先计算所有电线安装气象条件下的弧垂，生成架线弧垂表和架线弧垂曲线图（安装曲线图），便于施工时查看和选用。

2）计算公式

采用悬链线弧垂公式，具体参见1.4.3的电线弧垂部分。

3）计算步骤

求出各架线温度下所有代表档距的架线应力；将已求的应力，用弧垂公式求出各架线温度下所有代表档距的的弧垂。

1.5.5.2.2.2、施工紧线时观测弧垂计算

1）业务描述

施工部门在施工紧线时，首先必须选择适当的观测档进行观测弧垂，然后必须严格控制各观侧档的弧垂保证电线安全。

计算观测弧垂时，一般根据各个耐张段的代表档距，分别从架线弧垂表或安装曲线上查出各种施工温度下的弧垂，再换算到观测档距的值，换算方法有两种，一种是直接计算出各代表档距下的弧垂，再通过公式换算成观测档距的弧垂；另一种是对各代表档距下的应力计算档距为100时的弧垂，再通过公式换算成观测档距的弧垂。

2）观测档的选择

在连续档的施工紧线时，并不是每个档都观测弧垂，而是从一个耐张段中选出一个或几个观测档进行观测弧垂。为了使一个耐张段的各档弧垂都能满足要求，弧垂观测档应力求符合两个条件，即档距较大及悬挂点高差较小的线档。具体选择情况要求如下：当连续档在5档或5档以下时，靠近中间选择一大档距作为观测档；当连续档在6档－12档时，靠近两端各选择一大档距作为观测档，但不宜选择有耐张杆的档距；当连续档在12档以上时，靠近两端及中间选择3-4档距作为观测档。

3）观测档距的弧垂计算

方法一：用各代表档距下的弧垂换算成观测档距的弧垂，换算公式：

$f=f_{\mathrm{re}}{\left(\frac{l}{l_{\mathrm{re}}}\right)}^2$ （式27）

式中：f――观测档距的弧垂，m；

f_re――代表档距的弧垂，m；

l――观测档距的长度，m；

l_re――代表档距，m。

方法二：用百米架线弧垂换算成观测档距的弧垂

业务描述

用百米档距弧垂换算成观测档距的弧垂，一般均以代表档距和架线气温为变数，计入补偿塑性伸长需降低的温度Δt_e，不计高差影响，计算架线应力及档距为100时的弧垂f₁₀₀（称之为百米架线）。

实际架线使用时，可先根据耐张段的代表档距查出与观测气温相对应的f₁₀₀，然后根据观测档的高差、档距等用f₁₀₀换算出观测档的架线弧垂。

换算公式

对于一般档距架线时弧垂的计算公式：

$f=\frac{{\mathrm{\γl}}^2}{8{\mathrm{\σ}}_r\cos \mathrm{\β}}=\frac{f_{100}}{\cos \mathrm{\β}}{\left(\frac{l}{100}\right)}^2$ （式28）

对于大档距架线的弧垂应按悬链线最大弧垂计算公式：

$f=\frac{{\mathrm{\σ}}_r}{\mathrm{\γ}}[\mathrm{ch}\left(\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_r}\right)\sqrt{1+{\left(\frac{h}{\frac{{2\mathrm{\σ}}_r}{\mathrm{\γ}}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_r}}\right)}^2}-\sqrt{1+{\left(\frac{h}{l}\right)}^2}+\frac{h}{l}({\mathrm{sh}}^{-1}\frac{h}{l}-{\mathrm{sh}}^{-1}\frac{h}{\frac{{2\mathrm{\σ}}_r}{\mathrm{\γ}}\mathrm{sh}\frac{\mathrm{\γl}}{{2\mathrm{\σ}}_r}})]$

（式29）

其中：

$\frac{{\mathrm{\σ}}_r}{\mathrm{\γ}}=\frac{{100}^2}{{8f}_{100}}$ （式30）

$f_{100}=\frac{\mathrm{\γ}\×{100}^2}{{8\mathrm{\σ}}_r}$ （式31）

式中参数：

f――观测档弧垂，m；

l――观测弧垂档的档距，m；

γ――电线自重力比载，Ｎ/(m·mm2)；

σ_r――观测档的代表档距的架线应力，Ｎ/mm2；

f₁₀₀――档距为100m时的观测弧垂，m；

计算步骤

求出电线的临界档距及控制工况；

以控制工况作为电线最终运行期间的气象条件，利用应力架线时的状态方程，求出各气温下所有代表档距架线时的应力；

利用悬链线最大弧垂计算公式（其中β＝0），令l=100，求出各气温下所有代表档距的百米档距弧垂f₁₀₀；

用百米档距弧垂f₁₀₀换算成各气温下所有代表档距的观测档距的弧垂。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种用于架空输电线路的杆塔定位方法，其特征在于，包括：

确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景，所述目标区域为架空输电线路经过的区域；

在所述三维仿真的地形场景中生成立塔因子，所述立塔因子为在所述架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点；以及

根据所述立塔因子确定所述杆塔的立塔位置。

2.根据权利要求1所述的杆塔定位方法，其特征在于，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，所述杆塔定位方法还包括：

获取所述目标区域的数字高程模型；

获取所述目标区域的高分辨率影像图；以及

通过所述数字高程模型和所述高分辨率影像图建立所述三维仿真的地形场景。

3.根据权利要求1所述的杆塔定位方法，其特征在于，在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，所述杆塔定位方法包括：

获取所述目标区域的地形参数和气象参数；

根据所述地形参数和所述气象参数选择所述杆塔的类型，其中，所述杆塔包括多回路塔；

对所述架空输电线路进行拓扑分析；以及

基于分析结果确定在所述三维仿真的地形场景中的所述架空输电线路上使用所述多回路塔。

4.根据权利要求1所述的杆塔定位方法，其特征在于，生成的所述立塔因子包括多个立塔因子，其中，根据所述立塔因子确定所述杆塔的立塔位置包括：

由所述多个立塔因子生成多条架空输电线路；

对所述多条架空输电线路进行校验；

从校验后的所述多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路；以及

在所述杆塔数量最少的架空输电线路上确定所述杆塔的立塔位置。

5.根据权利要求4所述的杆塔定位方法，其特征在于，对所述多条架空输电线路进行校验包括：对所述多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。

6.一种用于架空输电线路的杆塔定位装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景，所述目标区域为架空输电线路经过的区域；

生成单元，用于在所述三维仿真的地形场景中生成立塔因子，所述立塔因子为在所述架空输电线路中用于架设杆塔的立塔点；以及

第二确定单元，用于根据所述立塔因子确定所述杆塔的立塔位置。

7.根据权利要求6所述的杆塔定位装置，其特征在于，所述杆塔定位装置还包括：

第一获取单元，用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之前，获取所述目标区域的数字高程模型；

第二获取单元，用于获取所述目标区域的高分辨率影像图；以及

建立单元，用于通过所述数字高程模型和所述高分辨率影像图建立所述三维仿真的地形场景。

8.根据权利要求6所述的杆塔定位装置，其特征在于，所述杆塔定位装置包括：

第三获取单元，用于在确定预先建立的目标区域的三维仿真的地形场景之后，获取所述目标区域的地形参数和气象参数；

选择单元，用于根据所述地形参数和所述气象参数选择所述杆塔的类型，其中，所述杆塔包括多回路塔；

分析单元，用于对所述架空输电线路进行拓扑分析；以及

第三确定单元，用于基于分析结果确定在所述三维仿真的地形场景中的所述架空输电线路上使用所述多回路塔。

9.根据权利要求6所述的杆塔定位装置，其特征在于，生成的所述立塔因子包括多个立塔因子，其中，所述第二确定单元包括：

生成模块，用于由所述多个立塔因子生成多条架空输电线路；

校验模块，用于对所述多条架空输电线路进行校验；

选择模块，用于从校验后的所述多条架空输电线路选择杆塔数量最少的架空输电线路；以及

确定模块，用于在所述杆塔数量最少的架空输电线路上确定所述杆塔的立塔位置。

10.根据权利要求9所述的杆塔定位装置，其特征在于，所述校验模块用于对所述多条架空输电线路进行电线交叉跨越校验、电线应力计算、电线弧垂计算、导地线配合计算、线间距计算、塔荷载计算、跳线计算、风偏计算、金具强度校核、绝缘子强度校核、电磁环境计算。

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