一種輸電線路弧垂在線測量方法
【專利摘要】一種輸電線路弧垂在線測量方法。其利用紅外傳感器測量值計算標識物坐標，進而得到輸電線路拋物線方程，以此計算線路弧垂值。本方法可有效解決現有輸電線路弧垂在線測量方法測量數據多、測量精度低、測量方法適用性差的問題。利用本發明可實現架空輸電線路弧垂值的在線測量，對于超出安全范圍的弧垂值可通過GPRS模塊向監控中心進行報警，因此能夠保證架空輸電線路的弧垂大小處于設計規定的范圍內。本發明方法實現簡單，對安裝位置要求不高，弧垂計算方法精度高，且不受輸電線路兩側桿塔高度差的影響，因此適用性強。
【專利說明】
-種輸電線路弧垂在線測量方法
技術領域
[0001] 本發明屬于電力輸變電技術領域，特別是設及一種輸電線路弧垂在線測量方法。
【背景技術】
[0002] 弧垂是架空輸電線路安全運行的重要指標，若弧垂過大，輸電線路容易受到風力 的作用而發生舞動;而弧垂過小，會因導線存在張力而發生斷股等事故，從而給電力輸送帶 來嚴重影響。因此無論是對于設計部口、施工單位還是運行維護部口，都應從經濟性和安全 性角度出發，保證架空輸電線路弧垂的大小處于設計規定的范圍內。現有的輸電線路弧垂 在線測量方法對于一些特定的環境具有一定的應用性，但也存在著不小的弊端，如需要測 量的數據很多、測量過程很繁瑣，測量精度較低，測量裝置使用安裝不便，測量方法適用性 差等。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種輸電線路弧垂在線測量方法。
[0004] 為了達到上述目的，本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法包括按順序進行的 下列步驟：
[0005] 步驟1)安裝現場測量設備:在第一桿塔的中屯、線距地面h高度的位置D處安裝用于 輸電線路弧垂在線測量的測量裝置，并在第一塔桿與第二塔桿之間的輸電線路上安裝一標 識物，作為測量標識點C;
[0006] 步驟2)首先設置輸電線路相關參數:包括第一塔桿與第二塔桿之間的檔距值a、第 一塔桿與第二塔桿的高度m、n;然后建立直角坐標系，分別得到第一桿塔上輸電線路懸掛點 A的坐標值(0，m)、第二桿塔上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和第一桿塔1上測量裝置安 裝位置D的坐標值(0，h);
[0007] 步驟3)現場測量:利用測量裝置實時測量標識物的位置信息，包括:測量裝置至標 識物的距離L、標識物與測量裝置安裝平面間的夾角0;
[0008] 步驟4)現場計算:測量裝置根據上述步驟2)和步驟3)獲得的信息實時計算出下列 數值，包括：
[0009] 步驟4.1)測量標識點坐標值;測量裝置實時計算出標識物即測量標識點C的坐標 值Uc，化）；
[0010] 步驟4.2)輸電線路3的弧垂值:利用上述得到的第一桿塔上輸電線路懸掛點A的坐 標值(〇，m)、第二桿塔上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和測量標識點C的坐標值(Xc，化）， 依據輸電線路拋物線方程，計算出輸電線路的弧垂值Z;
[0011] 步驟5)判斷報警:測量裝置實時判斷上述輸電線路的弧垂值Z是否處于安全范圍， 如果超出安全范圍，則立即向監控中屯、報警。
[0012] 在步驟1)中，所述的測量裝置包括:控制器、紅外傳感器和GPRS模塊;其中控制器 為W單片機為核屯、的處理器，輸入端連接紅外傳感器、輸出端連接GPRS模塊，GPRS模塊通過 無線的方式與遠端的監控中屯、連接。
[0013] 在步驟1)中，所述的標識物為一直徑10cm的球形泡沫體。
[0014] 在步驟2)中，所述的建立直角坐標系的方法為第一桿塔的中屯、線與地面接觸 點作為坐標系原點0,第一桿塔指向第二桿塔的方向為X軸方向，原點如旨向第一桿塔頂部的 方向為y軸方向。
[0015] 在步驟4.1)中，所述的測量標識點C的坐標值的計算方法為:根據步驟3)得到的測 量裝置至標識物的距離L和標志物與測量裝置安裝平面的夾角口，則測量標識點C的橫坐標 為= cos 餐X Z ,勤乂坐標為 =/? - sin 口X Z。
[0016] 在步驟4.2)中，所述的輸電線路3的弧垂值Z的計算方法為：
[0017] 將輸電線路的形狀近似看成拋物線，由第一桿塔上輸電線路懸掛點A、第二桿塔上 輸電線路懸掛點B和測量標識點C的坐標值確定出輸電線路3的拋物線方程y= 丫 lx化丫 2X+ 丫 3的未知參數丫 1，丫 2, 丫 3,進而得到拋物線最低點Η的坐標值
若輸電線 路兩端的高度差<10%，則最低點Η到輸電線路兩端連線的鉛直距離即為輸電線路的弧垂值 Ζ;若輸電線路兩端的高度差>10%，最低點Η到第一桿塔上輸電線路懸掛點Α、第二桿塔上輸 電線路懸掛點Β的距離分別為Ζ1、Ζ2,則輸電線路的弧垂值
[0018] 本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法的有益效果:本方法利用紅外傳感器測 量值計算標識物坐標，進而得到輸電線路拋物線方程，W此計算線路弧垂值。該方法對測量 裝置及標識物安裝位置要求不高，使用簡便;通過曲線方程計算得到的線路弧垂值精度高； 不受輸電線路兩側桿塔高度差的影響，適用性強。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法流程圖。
[0020] 圖2為輸電線路兩端高度差<10%時本發明方法的實現原理圖。
[0021] 圖3為輸電線路兩端高度差>10%時本發明方法的實現原理圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法進行詳 細說明。
[0023] 本方法適用的實施環境如圖2、圖3所示，其中：第一塔桿1和第二塔桿2均為垂直于 地面的輸電線路塔桿，輸電線路3為電力電纜;輸電線路3的兩端懸掛在第一桿塔1頂部的懸 掛點A和第二桿塔2頂部的懸掛點Β上，輸電線路3下垂的最低點為Η。
[0024] 如圖1所示，本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法包括按順序進行的下列步 驟：
[0025] 步驟1)安裝現場測量設備:在第一桿塔1的中屯、線距地面h高度的位置D處安裝用 于輸電線路3弧垂在線測量的測量裝置，并在第一塔桿1與第二塔桿2之間的輸電線路3上安 裝一標識物，作為測量標識點C;
[0026] 步驟2)首先設置輸電線路相關參數:包括第一塔桿1與第二塔桿2之間的檔距值a、 第一塔桿1與第二塔桿2的高度m、n;然后建立如圖2所示的直角坐標系，分別得到第一桿塔1 上輸電線路懸掛點A的坐標值(0，m)、第二桿塔2上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和第一 桿塔1上測量裝置安裝位置D的坐標值(0，h);
[0027] 步驟3)現場測量:利用測量裝置實時測量標識物的位置信息，包括:測量裝置至標 識物的距離L、標識物與測量裝置安裝平面間的夾角
[0028] 步驟4)現場計算:測量裝置根據上述步驟2)和步驟3)獲得的信息實時計算出下列 數值，包括：
[0029] 步驟4.1)測量標識點坐標值;測量裝置實時計算出標識物即測量標識點C的坐標 值Uc，化）；
[0030] 步驟4.2)輸電線路3的弧垂值:利用上述得到的第一桿塔1上輸電線路懸掛點A的 坐標值(〇，m)、第二桿塔2上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和測量標識點C的坐標值(Xc， 化），依據輸電線路拋物線方程，計算出輸電線路3的弧垂值Z;
[0031] 步驟5)判斷報警：測量裝置實時判斷上述輸電線路3的弧垂值Z是否處于安全范 圍，如果超出安全范圍，則立即向監控中屯、報警。
[0032] 在步驟1)中，所述的測量裝置包括:控制器、紅外傳感器和GPRS模塊;其中控制器 為W單片機為核屯、的處理器，輸入端連接紅外傳感器、輸出端連接GPRS模塊，GPRS模塊通過 無線的方式與遠端的監控中屯、連接。
[0033] 測量裝置的工作原理是通過其上設置的紅外傳感器測量標識物的位置信息，并據 此計算出第一桿塔1和第二塔桿2之間輸電線路3的弧垂值，當輸電線路3的弧垂值超過安全 值時，立即通過其上的GPRS模塊向遠端的監控中屯、報警。
[0034] 在步驟1)中，所述的標識物為一直徑10cm的球形泡沫體。
[0035] 在步驟2)中，所述的建立直角坐標系的方法為第一桿塔1的中屯、線與地面接觸 點作為坐標系原點0,第一桿塔1指向第二桿塔2的方向為X軸方向，原點0指向第一桿塔1頂 部的方向為y軸方向。
[0036] 在步驟4.1)中，所述的測量標識點C的坐標值的計算方法為:根據步驟3)得到的測 量裝置至標識物的距離L和標志物與測量裝置安裝平面的夾角口，則測量標識點C的橫坐標 為Xp =孤S巧X王，縱坐標為托=/?-S虹巧X五。
[0037] 在步驟4.2)中，所述的輸電線路3的弧垂值Z的計算方法為：
[0038] 將輸電線路3的形狀近似看成拋物線，由第一桿塔1上輸電線路懸掛點A、第二桿塔 2上輸電線路懸掛點B和測量標識點C的坐標值確定出輸電線路3的拋物線方程y= 丫 ix2+丫 2X+丫 3的未知參數丫 1，丫 2, 丫 3,進而得到拋物線最低點Η的坐標值
：如圖2 所示，若輸電線路3兩端的高度差<10%，則最低點Η到輸電線路3兩端連線的鉛直距離即為 輸電線路3的弧垂值Ζ;如圖3所示;若輸電線路3兩端的高度差>10%，最低點Η到第一桿塔1 上輸電線路懸掛點Α、第二桿塔2上輸電線路懸掛點Β的距離分別為ζι、Ζ2,則輸電線路3的弧 垂值
[0039] 本發明提供的輸電線路弧垂在線測量方法可有效解決現有輸電線路弧垂在線測 量方法測量數據多、測量精度低、測量方法適用性差的問題。利用本發明可實現架空輸電線 路弧垂值的在線測量，對于超出安全范圍的弧垂值可通過GPRS模塊向監控中屯、進行報警， 因此能夠保證架空輸電線路的弧垂大小處于設計規定的范圍內。本發明方法實現簡單，對 安裝位置要求不高，弧垂計算方法精度高，且不受輸電線路兩側桿塔高度差的影響，因此適 用性強。
【主權項】
1. 一種輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:所述的輸電線路弧垂在線測量方法 包括按順序進行的下列步驟： 步驟1)安裝現場測量設備:在第一桿塔（1)的中心線距地面h高度的位置D處安裝用于 輸電線路(3)弧垂在線測量的測量裝置，并在第一塔桿（1)與第二塔桿(2)之間的輸電線路 (3)上安裝一標識物，作為測量標識點C; 步驟2)首先設置輸電線路相關參數:包括第一塔桿（1)與第二塔桿(2)之間的檔距值a、 第一塔桿（1)與第二塔桿(2)的高度m、n;然后建立直角坐標系，分別得到第一桿塔（1)上輸 電線路懸掛點A的坐標值(0，m)、第二桿塔(2)上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和第一桿 塔(1)上測量裝置安裝位置D的坐標值(0，h); 步驟3)現場測量:利用測量裝置實時測量標識物的位置信息，包括:測量裝置至標識物 的距離L、標識物與測量裝置安裝平面間的夾角，； 步驟4)現場計算：測量裝置根據上述步驟2)和步驟3)獲得的信息實時計算出下列數 值，包括： 步驟4.1)測量標識點坐標值；測量裝置實時計算出標識物即測量標識點C的坐標值 (Xc，Yc); 步驟4.2)輸電線路(3)的弧垂值:利用上述得到的第一桿塔（1)上輸電線路懸掛點A的 坐標值(〇，m)、第二桿塔（2)上輸電線路懸掛點B的坐標值(a，n)和測量標識點C的坐標值 (Xc，Yc)，依據輸電線路拋物線方程，計算出輸電線路(3)的弧垂值z; 步驟5)判斷報警:測量裝置實時判斷上述輸電線路(3)的弧垂值z是否處于安全范圍， 如果超出安全范圍，則立即向監控中心報警。2. 根據權利要求1所述的輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:在步驟1)中，所述 的測量裝置包括:控制器、紅外傳感器和GPRS模塊;其中控制器為以單片機為核心的處理 器，輸入端連接紅外傳感器、輸出端連接GPRS模塊，GPRS模塊通過無線的方式與遠端的監控 中心連接。3. 根據權利要求1所述的輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:在步驟1)中，所述 的標識物為一直徑l〇cm的球形泡沫體。4. 根據權利要求1所述的輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:在步驟2)中，所述 的建立直角坐標系的方法為：以第一桿塔（1)的中心線與地面接觸點作為坐標系原點0，第 一桿塔(1)指向第二桿塔(2)的方向為X軸方向，原點0指向第一桿塔（1)頂部的方向為y軸方 向。5. 根據權利要求1所述的輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:在步驟4.1)中，所 述的測量標識點C的坐標值的計算方法為:根據步驟3)得到的測量裝置至標識物的距離L和 標志物與測量裝置安裝平面的夾角％，則測量標識點C的橫坐標為心 =cosPxA ,縱坐標為 vr =/? - sin 爐χΛ " ：〇6. 根據權利要求1所述的輸電線路弧垂在線測量方法，其特征在于:在步驟4.2)中，所 述的輸電線路(3)的弧垂值z的計算方法為： 將輸電線路(3)的形狀近似看成拋物線，由第一桿塔（1)上輸電線路懸掛點A、第二桿塔 (2)上輸電線路懸掛點B和測量標識點C的坐標值確定出輸電線路(3)的拋物線方程y= γ 1X2 + γ2χ+γ3的未知參數γι，γ2, γ3,進而得到拋物線最低點Η的坐標值輸電線路(3)兩端的高度差〈10%，則最低點Η到輸電線路(3)兩端連線的鉛直距離即為輸電 線路(3)的弧垂值ζ;若輸電線路(3)兩端的高度差>10%，最低點Η到第一桿塔（1)上輸電線 路懸掛點Α、第二桿塔(2)上輸電線路懸掛點Β的距離分別為 Ζ1、Ζ2，則輸電線路(3)的弧垂值
【文檔編號】G01B11/03GK105823424SQ201610319338
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】楊帆
【申請人】國網天津市電力公司, 國家電網公司