CN112001088B - 基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法 - Google Patents

基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，及电力系统输电线路三维数字化建模领域，解决电网架空输电线路三维数字化模型的导线穿地错误情况。本发明包括所述悬链线的计算是根据不同区域的工况条件重建三维场景中的三维导线的核心算法，所述穿地校核通过对比导线点和对应地面点的高程值，所述穿地校核通过获取三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值。本发明消除三维输电线路模型中的导线穿地错误，提高三维数字化电网架空输电线路对比现实的仿真度。

Description

基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法
技术领域
本发明涉及电力系统输电线路三维数字化仿真领域，具体地说是涉及基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法。
背景技术
我国地形地势复杂，总体呈西高东低的阶梯状分布，地形多种多样，尤以山区面积广大为显著特征，面积约占全国总面积的2/3，给高精度高程数据的大面积获取及更新带来极大的困难。
利用三维参数化建模技术，可以快速构建三维电网架空输电线路，同时叠加三维数字高程数据，全景展示线路本体在三维虚拟化空间中的形态，以及输电线路走廊及周边的地形起伏情况。但是由于高精度高程数据的缺失，三维场景中地形的细节往往表达不足，输电线路在穿越山区等起伏较大区域时，会出现导线穿地而过的错误情况，影响电网架空输电线路的三维数字化仿真效果。
发明内容
针对现有电网架空输电线路三维数字化仿真存在的上述问题，本发明提供基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，通过悬链线计算，同时与地形数据进行对比校核，解决电网架空输电线路三维数字化仿真的导线穿地错误情况。
本发明通过下述技术方案实现：
基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，包括三维场景、悬链线、穿地校核：
所述三维场景用于实景展示架空输电线路的电力要素，所述三维场景用于结合地形数据进行建模；
在所述三维场景的建模中，所述悬链线的计算是根据不同区域的工况条件重建三维场景中的三维导线的核心算法，所述悬链线用于体现自然条件下导线的真实悬挂形态，通过计算所述悬链线的弧垂用于穿地校核；
所述穿地校核通过对比导线点和对应地面点的高程值，所述穿地校核用于校核导线是否穿地，所述穿地校核通过获取三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值。
进一步地，用于三维场景实景展示架空输电线路的所述电力要素包括杆塔、导线、绝缘子串；
所述三维场景还包括用于实景展示三维地形、气象环境信息，所述三维场景还包括全景化展示输电线路所处地理空间的功能。
进一步地，所述悬链线的弧垂fx计算采用如下公式：
Figure BDA0002655380620000021
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离；
进一步地，还包括悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示导线穿地。
进一步地，基于悬链线的三维实景导线穿地校核方法，包括如下步骤：
首先，采用三维场景将电网架空输电线路进行参数化建模，并叠加包括电力要素、地形数据进行全景化仿真展示；
其次，利用悬链线的弧垂fx计算，采用如下公式：
Figure BDA0002655380620000022
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离；
最后，穿地校核通过获取模型中三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值，悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示导线穿地。
与现有技术相比，本发明提供的基于悬链线的三维实景导线穿地校核方法，具有以下效果：
本发明掌握不同区域工况条件下导线的真实悬挂形态。根据架空输电线路沿线的气温、风速等气象条件，以及导线本身机械特性，可直接计算出对应自然悬挂形态下的导线。
本发明提高三维数字化电网架空输电线路对比现实的仿真度。计算出区域对应工况下导线的自然悬挂状态后，便于三维更加真实的进行仿真重建。
本发明消除输电线路三维模型中的导线穿地错误。根据悬链线计算重建的三维导线，在与地形校核后，记录下存在穿地错误的导线，通过调整三维场景相关仿真数据，可消除穿地错误。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的悬链线计算参数示意图。
图2为本发明的总体流程示意图。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。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改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图1-2，对本发明作进一步的详细说明。
基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，包括三维场景、悬链线、穿地校核：
所述三维场景用于实景展示架空输电线路的电力要素，所述三维场景用于结合地形数据进行建模；
在所述三维场景的建模中，所述悬链线的计算是根据不同区域的工况条件重建三维场景中的三维导线的核心算法，所述悬链线用于体现自然条件下导线的真实悬挂形态，通过计算所述悬链线的弧垂用于穿地校核；
所述穿地校核通过对比导线点和对应地面点的高程值，所述穿地校核用于校核导线是否穿地，所述穿地校核通过获取三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值。
进一步地，用于三维场景实景展示架空输电线路的所述电力要素包括杆塔、导线、绝缘子串；
所述三维场景还包括用于实景展示三维地形、气象环境信息，所述三维场景还包括全景化展示输电线路所处地理空间的功能。
进一步地，所述悬链线的弧垂fx计算采用如下公式：
Figure BDA0002655380620000031
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离。
进一步地，还包括悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示导线穿地。
进一步地，基于悬链线的三维实景导线穿地校核方法，包括如下步骤：
首先，采用三维场景将电网架空输电线路进行参数化建模，并叠加包括电力要素、地形数据进行全景化仿真展示；
其次，利用悬链线的弧垂fx计算，采用如下公式：
Figure BDA0002655380620000041
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离；
最后，穿地校核通过获取模型中三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值，悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示导线穿地。
如附图2所示，本发明工作流程包悬链线弧垂计算和导线穿地校核，下面对整个流程进行详细说明。
如附图1所示，本发明用于计算悬链线的方法为：导线悬挂点之间的连线AB，对AB进行插值，得到一组坐标值，然后根据悬链线弧垂计算公式计算AB上每个点对应的弧垂值fx，坐标原点位于导线一侧的悬挂点。其中悬链线弧垂计算公式为：
Figure BDA0002655380620000042
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力(亦即导线最低点之应力)，γ为导线比载(即单位长度单位截面上的荷载)，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离。
根据AB上的点坐标，以及对应弧垂值fx，即可最终计算出自然悬挂状态下的导线，计算结果举例如下：
Figure BDA0002655380620000043
Figure BDA0002655380620000051
悬链线计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示输电线路导线模型存在穿地错误。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，其特征在于，包括三维场景、悬链线、穿地校核：
所述三维场景用于实景展示架空输电线路的电力要素，所述三维场景用于结合地形数据进行建模；
在所述三维场景的建模中，所述悬链线的计算是根据不同区域的工况条件重建三维场景中的三维导线的核心算法，所述悬链线用于体现自然条件下导线的真实悬挂形态，通过计算所述悬链线的弧垂用于穿地校核；
所述穿地校核通过对比导线点和对应地面点的高程值，所述穿地校核方法用于校核三维导线模型是否存在穿地的错误情况，所述穿地校核通过获取三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值；
所述悬链线的弧垂fx计算采用如下公式：
Figure FDA0003941668370000011
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离。
2.根据权利要求1所述的基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，其特征在于，用于三维场景实景展示架空输电线路的所述电力要素包括杆塔、导线、绝缘子串；
所述三维场景还包括用于实景展示三维地形、气象环境信息，所述三维场景还包括全景化展示输电线路所处地理空间的功能。
3.根据权利要求2所述的基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，其特征在于，还包括悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示导线穿地。
4.根据权利要求1所述的基于悬链线的输电线路三维实景模型穿地校核方法，其特征在于，包括如下步骤：
首先，采用三维场景将电网架空输电线路进行参数化建模，并叠加包括电力要素、地形数据进行全景化仿真展示；
其次，计算悬链线的弧垂fx，采用如下公式：
Figure FDA0003941668370000012
其中，β为导线首尾悬挂点之间垂直高差角，σ0为导线各点的水平应力，导线各点的水平应力为导线最低点的应力，γ为导线比载，导线比载为单位长度单位截面上的荷载，sh为双曲正弦函数，lOA为导线最低点到导线悬挂点的水平距离；
最后，穿地校核方法通过获取模型中三维场景导线上等间距不同位置点的三维坐标，同时采集导线对应位置铅锤方向上地面点的高程值，悬链线的弧垂计算过程中，对应采集地面点的高程，然后与导线点高程值进行对比，当地面点高程值大于导线点高程值，则表示三维导线模型存在穿地错误。
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