CN112886587B - 一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法，包括：获取G I S数据；对G I S数据进行栅格化分析和处理，构建三维地图场景；BI M参数化和模型化；构建三维输电线路模型；杆塔绝缘子串三维空间位置计算；建立三维空间间隙云模型；动态模拟展示三维空间间隙云模型和三维杆塔模型的三维空间关系；将三维空间间隙云模型和三维杆塔模型进行三维碰撞计算，计算出三维空间间隙云模型和三维杆塔模型之间最小距离D；若D>0，则此工况下输电线路满足杆塔空隙间隙距离校核；反之，若D≤0，则不满足校核要求；步骤S10，根据计算结果输出输电线路杆塔塔头空气间隙的校核成果报告，同时输出三维空间间隙云数据模型。本发明校核结果准确，提高了设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法。
背景技术
近年来随着国家战略的实施和架空输电线路的建设和发展，输电线路的建设不仅仅要满足低海拔区域要求，也在大力加强高海拔领域不断的应用和建设，塔头电气间隙校核是保证架空输电线路安全运行的重要措施，对塔头空气间隙的校核提出了更高的要求。
现有电力行业中对于直线杆塔的塔头间隙校核，通用的计算方法是将空间间隙问题简化成平面间隙来考虑，利用二维点线图形绘制平面间隙圆图。
现有技术主要的技术要点为将某一杆塔独立先计算导线悬垂绝缘子串的摇摆角φ，在计算中对于塔身厚度，以裕度δ的方法来考虑对间隙的影响，然后以雷电过电压、操作过电压和工频电压情况下绝缘配合要求的间隙距离R+δ为半径分别以二维电线绘制平面间隙圆图，然后检查塔头各部位的间隙是否满足要求。由于各种直线塔的塔身厚度、坡度不同，杆塔的使用条件不同，在不同的情况下取用的δ也不能准确的反应塔身厚度的影响。而且将空间间隙以平面间隙方式进行考虑，不容易校核不在同一平面的导线和拉线对杆塔的空气间隙距离。
现有技术中将杆塔空间间隙问题简化成平面间隙来考虑，无法表达导线在实际的气象条件状态下与塔头各个部位的空间关系，具有校核结果存在偏差且设计图不易直观展示和理解的缺点。对每个杆塔需绘制多个二维间隙圆图，也产生了间隙圆图设计繁琐、设计效率低、设计图易出差错等缺点。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法，包括：步骤S1，获取GIS数据；步骤S2，对GIS数据进行栅格化分析和处理，构建三维地图场景；步骤S3，BIM参数化和模型化；步骤S4，将步骤S2中获得的三维栅格化分析处理的GIS数据和步骤S3中获得的三维杆塔、金具、电线、基础和地物模型数据进行整合，构建三维输电线路模型；步骤S5，杆塔绝缘子串三维空间位置计算；步骤S6，建立三维空间间隙云模型；步骤S7，动态模拟展示三维空间间隙云模型和三维杆塔模型的三维空间关系；步骤S8，将三维空间间隙云模型和三维杆塔模型进行三维碰撞计算，计算出三维空间间隙云模型和三维杆塔模型之间最小距离D；步骤S9，将步骤S8中计算结果距离D与数值0进行比较，若D>0，则此工况下输电线路满足杆塔塔头空气间隙距离校核要求；反之，若D≤0，则不满足校核要求；步骤S10，根据计算结果输出输电线路杆塔塔头空气间隙的校核成果报告，同时输出三维空间间隙云数据模型。
根据一种可能的设计，在步骤S1中，数据来源包括遥感影像、数据高程模型DEM数据、数字正射影像DOM数据和地形图，数据格式包括栅格数据和矢量数据两种。
根据一种可能的设计，步骤S2具体包括：利用GIS技术，将S1中所获得的GIS数据进行分析和栅格化处理，完成三维数字地球中地面高程模型和数字正射影像数据的加载，整合构建三维地图场景。
根据一种可能的设计，步骤S3具体包括：以大地坐标参考系为参考基准，将模型进行坐标系数据的对应和统一，得到与三维地图场景坐标系统一的杆塔、金具、电线、基础和地物的参数化模型。
根据一种可能的设计，步骤S5具体包括：在输电线路中，杆塔导线悬垂绝缘子串的长度为L，设计工况下悬垂绝缘子串的摇摆角为φ，将悬垂绝缘子串模型以挂点为圆心,旋转角度φ,到达当前工况下绝缘子串的风偏位置，计算出当前绝缘子串风偏位置的三维空间坐标。
根据一种可能的设计，步骤S6具体包括：计算悬垂绝缘子串带电体各个部分需要的最小间隙距离R，以带电体各个特殊位置点为中心R为半径绘制三维间隙球模型，将各个位置点的间隙球进行布尔运算取间隙球的并集，利用BIM建模技术建立三维空间间隙云模型，将三维空间间隙云模型在三维地图场景中表示出来。
本发明充分表达出了在实际气象条件下导线与塔头的空间关系，校核结果准确，以计算机进行校核结果的输出，提高了设计效率，降低了工作成本，提升了设计体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“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。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1，本发明实施例提供一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法，包括：
步骤S1，获取GIS数据。
具体地，电力设计人员通过设计院内部勘测数据库或者开源工具下载获得GIS数据。示例性的，数据来源包括遥感影像、数据高程模型DEM数据、数字正射影像DOM数据和地形图，数据格式包括栅格数据和矢量数据两种。
步骤S2，对GIS数据进行栅格化分析和处理，构建三维地图场景。
具体地，利用GIS技术，将S1中所获得的GIS数据进行分析和栅格化处理，完成三维数字地球中地面高程模型和数字正射影像数据的加载，整合构建三维地图场景。
步骤S3，BIM参数化和模型化。
利用BIM技术将杆塔、金具、电线、基础和地物参数化和模型化。以大地坐标参考系为参考基准，将模型进行坐标系数据的对应和统一，得到与三维地图场景坐标系统一的杆塔、金具、电线、基础和地物的参数化模型。
步骤S4，将S2中获得的三维栅格化分析处理的GIS数据和S3中获得的三维杆塔、金具、电线、基础和地物模型数据进行整合，构建三维输电线路模型。
步骤S5，杆塔绝缘子串三维空间位置计算。
在输电线路中，杆塔导线悬垂绝缘子串的长度为L，设计工况下悬垂绝缘子串的摇摆角为φ，将悬垂绝缘子串模型以挂点为圆心,旋转角度φ,到达当前工况下绝缘子串的风偏位置，计算出当前绝缘子串风偏位置的三维空间坐标。
步骤S6，建立三维空间间隙云模型。
计算悬垂绝缘子串带电体各个部分需要的最小间隙距离R，以带电体各个特殊位置点为中心R为半径绘制三维间隙球模型，将各个位置点的间隙球进行布尔运算取间隙球的并集，利用BIM建模技术建立三维空间间隙云模型，将三维空间间隙云模型在三维地图场景中表示出来。
步骤S7，动态模拟展示三维空间间隙云模型和三维杆塔模型的三维空间关系。
步骤S8，将三维空间间隙云模型和三维杆塔模型进行三维碰撞计算，计算出三维空间间隙云模型和三维杆塔模型之间最小距离D。
步骤S9，将步骤S8中计算结果距离D与数值0进行比较，若D>0，则此工况下输电线路满足杆塔塔头空气间隙距离校核要求；反之，若D≤0，则不满足校核要求。
步骤S10，根据计算结果输出输电线路杆塔塔头空气间隙的校核成果报告，同时输出三维空间间隙云数据模型。
本发明的目的在于，用一套三维杆塔和导线的精细化模型准确高效的计算和表示出杆塔空气间隙距离的校核情况，并在三维地图场景中以三维空间间隙云模型的形式展示和表达塔头线路带电部分在各个工况，即不局限于雷电过电压、操作过电压和工频电压情况下的金具带电体部分活动轨迹，从而完成杆塔塔头空气间隙校核。本发明充分表达出了在实际气象条件下导线与塔头的空间关系，校核结果准确，以计算机进行校核结果的输出，提高了设计效率，降低了工作成本，提升了设计体验。
以上的具体实施方式，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 (2)
1.一种输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，获取GIS数据；
步骤S2，对GIS数据进行栅格化分析和处理，构建三维地图场景：利用GIS技术，将S1中所获得的GIS数据进行分析和栅格化处理，完成三维数字地球中地面高程模型和数字正射影像数据的加载，整合构建三维地图场景；
步骤S3，BIM参数化和模型化：以大地坐标参考系为参考基准，将模型进行坐标系数据的对应和统一，得到与三维地图场景坐标系统一的杆塔、金具、电线、基础和地物的参数化模型；
步骤S4，将步骤S2中获得的三维栅格化分析处理的GIS数据和步骤S3中获得的三维杆塔、金具、电线、基础和地物模型数据进行整合，构建三维输电线路模型；
步骤S5，杆塔绝缘子串三维空间位置计算：在输电线路中，杆塔导线悬垂绝缘子串的长度为L，设计工况下悬垂绝缘子串的摇摆角为φ，将悬垂绝缘子串模型以挂点为圆心,旋转角度φ,到达当前工况下绝缘子串的风偏位置，计算出当前绝缘子串风偏位置的三维空间坐标；
步骤S6，建立三维空间间隙云模型：计算悬垂绝缘子串带电体各个部分需要的最小间隙距离R，以带电体各个特殊位置点为中心R为半径绘制三维间隙球模型，将各个位置点的间隙球进行布尔运算取间隙球的并集，利用BIM建模技术建立三维空间间隙云模型，将三维空间间隙云模型在三维地图场景中表示出来；
步骤S7，动态模拟展示三维空间间隙云模型和三维杆塔模型的三维空间关系；
步骤S8，将三维空间间隙云模型和三维杆塔模型进行三维碰撞计算，计算出三维空间间隙云模型和三维杆塔模型之间最小距离D；
步骤S9，将步骤S8中计算结果距离D与数值0进行比较，若D>0，则此工况下输电线路满足杆塔塔头空气间隙距离校核要求；反之，若D≤0，则不满足校核要求；
步骤S10，根据计算结果输出输电线路杆塔塔头空气间隙的校核成果报告，同时输出三维空间间隙云数据模型。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔塔头空气间隙的校核和表示的方法，其特征在于，在步骤S1中，数据来源包括遥感影像、数据高程模型DEM数据、数字正射影像DOM数据和地形图，数据格式包括栅格数据和矢量数据两种。
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