CN105823424B - 一种输电线路弧垂在线测量方法 - Google Patents

一种输电线路弧垂在线测量方法 Download PDF

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Abstract

一种输电线路弧垂在线测量方法。其利用红外传感器测量值计算标识物坐标，进而得到输电线路抛物线方程，以此计算线路弧垂值。本方法可有效解决现有输电线路弧垂在线测量方法测量数据多、测量精度低、测量方法适用性差的问题。利用本发明可实现架空输电线路弧垂值的在线测量，对于超出安全范围的弧垂值可通过GPRS模块向监控中心进行报警，因此能够保证架空输电线路的弧垂大小处于设计规定的范围内。本发明方法实现简单，对安装位置要求不高，弧垂计算方法精度高，且不受输电线路两侧杆塔高度差的影响，因此适用性强。

Description

一种输电线路弧垂在线测量方法
技术领域
本发明属于电力输变电技术领域，特别是涉及一种输电线路弧垂在线测量方法。
背景技术
弧垂是架空输电线路安全运行的重要指标，若弧垂过大，输电线路容易受到风力的作用而发生舞动；而弧垂过小，会因导线存在张力而发生断股等事故，从而给电力输送带来严重影响。因此无论是对于设计部门、施工单位还是运行维护部门，都应从经济性和安全性角度出发，保证架空输电线路弧垂的大小处于设计规定的范围内。现有的输电线路弧垂在线测量方法对于一些特定的环境具有一定的应用性，但也存在着不小的弊端，如需要测量的数据很多、测量过程很繁琐，测量精度较低，测量装置使用安装不便，测量方法适用性差等。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输电线路弧垂在线测量方法。
为了达到上述目的，本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)安装现场测量设备：在第一杆塔的中心线距地面h高度的位置D处安装用于输电线路弧垂在线测量的测量装置，并在第一塔杆与第二塔杆之间的输电线路上安装一标识物，作为测量标识点C；
步骤2)首先设置输电线路相关参数：包括第一塔杆与第二塔杆之间的档距值a、第一塔杆与第二塔杆的高度m、n；然后建立直角坐标系，分别得到第一杆塔上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和第一杆塔1上测量装置安装位置D的坐标值(0，h)；
步骤3)现场测量：利用测量装置实时测量标识物的位置信息，包括：测量装置至标识物的距离L、标识物与测量装置安装平面间的夹角
步骤4)现场计算：测量装置根据上述步骤2)和步骤3)获得的信息实时计算出下列数值，包括：
步骤4.1)测量标识点坐标值；测量装置实时计算出标识物即测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)；
步骤4.2)输电线路3的弧垂值：利用上述得到的第一杆塔上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)，依据输电线路抛物线方程，计算出输电线路的弧垂值z；
步骤5)判断报警：测量装置实时判断上述输电线路的弧垂值z是否处于安全范围，如果超出安全范围，则立即向监控中心报警。
在步骤1)中，所述的测量装置包括：控制器、红外传感器和GPRS模块；其中控制器为以单片机为核心的处理器，输入端连接红外传感器、输出端连接GPRS模块，GPRS模块通过无线的方式与远端的监控中心连接。
在步骤1)中，所述的标识物为一直径10cm的球形泡沫体。
在步骤2)中，所述的建立直角坐标系的方法为：以第一杆塔的中心线与地面接触点作为坐标系原点O，第一杆塔指向第二杆塔的方向为x轴方向，原点O指向第一杆塔顶部的方向为y轴方向。
在步骤4.1)中，所述的测量标识点C的坐标值的计算方法为：根据步骤3)得到的测量装置至标识物的距离L和标志物与测量装置安装平面的夹角则测量标识点C的横坐标为纵坐标为
在步骤4.2)中，所述的输电线路3的弧垂值z的计算方法为：
将输电线路的形状近似看成抛物线，由第一杆塔上输电线路悬挂点A、第二杆塔上输电线路悬挂点B和测量标识点C的坐标值确定出输电线路3的抛物线方程y＝γ1x2+γ2x+γ3的未知参数γ1，γ2，γ3，进而得到抛物线最低点H的坐标值若输电线路两端的高度差>10％，最低点H到第一杆塔上输电线路悬挂点A水平延长线、第二杆塔上输电线路悬挂点B水平延长线的垂直距离分别为z1、z2，则输电线路的弧垂值
本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法的有益效果：本方法利用红外传感器测量值计算标识物坐标，进而得到输电线路抛物线方程，以此计算线路弧垂值。该方法对测量装置及标识物安装位置要求不高，使用简便；通过曲线方程计算得到的线路弧垂值精度高；不受输电线路两侧杆塔高度差的影响，适用性强。
附图说明
图1为本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法流程图。
图2为输电线路两端高度差<10％时本发明方法的实现原理图。
图3为输电线路两端高度差>10％时本发明方法的实现原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法进行详细说明。
本方法适用的实施环境如图2、图3所示，其中：第一塔杆1和第二塔杆2均为垂直于地面的输电线路塔杆，输电线路3为电力电缆；输电线路3的两端悬挂在第一杆塔1顶部的悬挂点A和第二杆塔2顶部的悬挂点B上，输电线路3下垂的最低点为H。
如图1所示，本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)安装现场测量设备：在第一杆塔1的中心线距地面h高度的位置D处安装用于输电线路3弧垂在线测量的测量装置，并在第一塔杆1与第二塔杆2之间的输电线路3上安装一标识物，作为测量标识点C；
步骤2)首先设置输电线路相关参数：包括第一塔杆1与第二塔杆2之间的档距值a、第一塔杆1与第二塔杆2的高度m、n；然后建立如图2所示的直角坐标系，分别得到第一杆塔1上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔2上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和第一杆塔1上测量装置安装位置D的坐标值(0，h)；
步骤3)现场测量：利用测量装置实时测量标识物的位置信息，包括：测量装置至标识物的距离L、标识物与测量装置安装平面间的夹角
步骤4)现场计算：测量装置根据上述步骤2)和步骤3)获得的信息实时计算出下列数值，包括：
步骤4.1)测量标识点坐标值；测量装置实时计算出标识物即测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)；
步骤4.2)输电线路3的弧垂值：利用上述得到的第一杆塔1上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔2上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)，依据输电线路抛物线方程，计算出输电线路3的弧垂值z；
步骤5)判断报警：测量装置实时判断上述输电线路3的弧垂值z是否处于安全范围，如果超出安全范围，则立即向监控中心报警。
在步骤1)中，所述的测量装置包括：控制器、红外传感器和GPRS模块；其中控制器为以单片机为核心的处理器，输入端连接红外传感器、输出端连接GPRS模块，GPRS模块通过无线的方式与远端的监控中心连接。
测量装置的工作原理是通过其上设置的红外传感器测量标识物的位置信息，并据此计算出第一杆塔1和第二塔杆2之间输电线路3的弧垂值，当输电线路3的弧垂值超过安全值时，立即通过其上的GPRS模块向远端的监控中心报警。
在步骤1)中，所述的标识物为一直径10cm的球形泡沫体。
在步骤2)中，所述的建立直角坐标系的方法为：以第一杆塔1的中心线与地面接触点作为坐标系原点O，第一杆塔1指向第二杆塔2的方向为x轴方向，原点O指向第一杆塔1顶部的方向为y轴方向。
在步骤4.1)中，所述的测量标识点C的坐标值的计算方法为：根据步骤3)得到的测量装置至标识物的距离L和标志物与测量装置安装平面的夹角则测量标识点C的横坐标为纵坐标为
在步骤4.2)中，所述的输电线路3的弧垂值z的计算方法为：
将输电线路3的形状近似看成抛物线，由第一杆塔1上输电线路悬挂点A、第二杆塔2上输电线路悬挂点B和测量标识点C的坐标值确定出输电线路3的抛物线方程y＝γ1x2+γ2x+γ3的未知参数γ1，γ2，γ3，进而得到抛物线最低点H的坐标值如图2所示，若输电线路3两端的高度差<10％，则最低点H到输电线路3两端连线的铅直距离即为输电线路3的弧垂值z；如图3所示；若输电线路3两端的高度差>10％，最低点H到第一杆塔1上输电线路悬挂点A水平延长线、第二杆塔2上输电线路悬挂点B水平延长线的垂直距离分别为z1、z2，则输电线路3的弧垂值
本发明提供的输电线路弧垂在线测量方法可有效解决现有输电线路弧垂在线测量方法测量数据多、测量精度低、测量方法适用性差的问题。利用本发明可实现架空输电线路弧垂值的在线测量，对于超出安全范围的弧垂值可通过GPRS模块向监控中心进行报警，因此能够保证架空输电线路的弧垂大小处于设计规定的范围内。本发明方法实现简单，对安装位置要求不高，弧垂计算方法精度高，且不受输电线路两侧杆塔高度差的影响，因此适用性强。

Claims (6)

1.一种输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：所述的输电线路弧垂在线测量方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)安装现场测量设备：在第一杆塔(1)的中心线距地面h高度的位置D处安装用于输电线路(3)弧垂在线测量的测量装置，并在第一塔杆(1)与第二塔杆(2)之间的输电线路(3)上安装一标识物，作为测量标识点C；
步骤2)首先设置输电线路相关参数：包括第一塔杆(1)与第二塔杆(2)之间的档距值a、第一塔杆(1)与第二塔杆(2)的高度m、n；然后建立直角坐标系，分别得到第一杆塔(1)上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔(2)上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和第一杆塔(1)上测量装置安装位置D的坐标值(0，h)；
步骤3)现场测量：利用测量装置实时测量标识物的位置信息，包括：测量装置至标识物的距离L、标识物与测量装置安装平面间的夹角
步骤4)现场计算：测量装置根据上述步骤2)和步骤3)获得的信息实时计算出下列数值，包括：
步骤4.1)测量标识点坐标值；测量装置实时计算出标识物即测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)；
步骤4.2)输电线路(3)的弧垂值：利用上述得到的第一杆塔(1)上输电线路悬挂点A的坐标值(0，m)、第二杆塔(2)上输电线路悬挂点B的坐标值(a，n)和测量标识点C的坐标值(Xc，Yc)，依据输电线路抛物线方程，计算出输电线路(3)的弧垂值z；
步骤5)判断报警：测量装置实时判断上述输电线路(3)的弧垂值z是否处于安全范围，如果超出安全范围，则立即向监控中心报警。
2.根据权利要求1所述的输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的测量装置包括：控制器、红外传感器和GPRS模块；其中控制器为以单片机为核心的处理器，输入端连接红外传感器、输出端连接GPRS模块，GPRS模块通过无线的方式与远端的监控中心连接。
3.根据权利要求1所述的输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的标识物为一直径10cm的球形泡沫体。
4.根据权利要求1所述的输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的建立直角坐标系的方法为：以第一杆塔(1)的中心线与地面接触点作为坐标系原点O，第一杆塔(1)指向第二杆塔(2)的方向为x轴方向，原点O指向第一杆塔(1)顶部的方向为y轴方向。
5.根据权利要求1所述的输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：在步骤4.1)中，所述的测量标识点C的坐标值的计算方法为：根据步骤3)得到的测量装置至标识物的距离L和标志物与测量装置安装平面的夹角则测量标识点C的横坐标为纵坐标为
6.根据权利要求1所述的输电线路弧垂在线测量方法，其特征在于：在步骤4.2)中，所述的输电线路(3)的弧垂值z的计算方法为：
将输电线路(3)的形状近似看成抛物线，由第一杆塔(1)上输电线路悬挂点A、第二杆塔(2)上输电线路悬挂点B和测量标识点C的坐标值确定出输电线路(3)的抛物线方程y＝γ1x2+γ2x+γ3的未知参数γ1，γ2，γ3，进而得到抛物线最低点H的坐标值若输电线路(3)两端的高度差<10％，则最低点H到输电线路(3)两端连线的铅直距离即为输电线路(3)的弧垂值z；若输电线路(3)两端的高度差>10％，最低点H到第一杆塔(1)上输电线路悬挂点A水平延长线、第二杆塔(2)上输电线路悬挂点B水平延长线的垂直距离分别为z1、z2，则输电线路(3)的弧垂值
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