本發(fā)明涉及一種判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的方法，屬電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為了推進(jìn)配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、規(guī)范配電網(wǎng)架空線路的建設(shè)和改造，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布了《國(guó)家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)》，其中的10kv架空線路分冊(cè)第5章“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”規(guī)范了配電網(wǎng)架空導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂的標(biāo)準(zhǔn)，該表給出了abc三種氣象區(qū)在各種氣象條件下，代表檔距在30米到120米之間每隔5米時(shí)各型號(hào)導(dǎo)線的應(yīng)力最大控制值或弧垂的最小限值，目的是防止導(dǎo)線受到的應(yīng)力超過(guò)其安全穩(wěn)定運(yùn)行值，配網(wǎng)架空線路在設(shè)計(jì)、建設(shè)和改造過(guò)程中應(yīng)按照該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，在實(shí)際操作過(guò)程中，一般通過(guò)測(cè)量配網(wǎng)導(dǎo)線的弧垂大小，通過(guò)控制該弧垂的大小，使之不大于該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的弧垂值，以確保導(dǎo)線應(yīng)力不超過(guò)導(dǎo)線安全穩(wěn)定運(yùn)行的最大控制應(yīng)力。

該標(biāo)準(zhǔn)所應(yīng)用的范圍均默認(rèn)導(dǎo)線兩側(cè)懸掛點(diǎn)高度相等，且所有的值都是在導(dǎo)線兩端掛點(diǎn)相等的條件下計(jì)算出來(lái)的，對(duì)于兩掛點(diǎn)不等高時(shí)的應(yīng)力弧垂標(biāo)準(zhǔn)值，未給出規(guī)定的弧垂應(yīng)力值，也沒(méi)有給出參照實(shí)施方法。

配網(wǎng)導(dǎo)線兩懸掛點(diǎn)高度不一致時(shí)，導(dǎo)線的弧形不是對(duì)稱曲線，因此其弧垂概念也有多個(gè)，有最低點(diǎn)弧垂、中央檔弧垂及最大弧垂，因此無(wú)法適用前述的“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際工程中，基建人員對(duì)于不等高的情況，如果高低掛點(diǎn)高度差較小，則簡(jiǎn)單套用該表，如果高差較大，則依靠觀察和估計(jì)的方法，確定懸掛的松緊程度。這些方法具有較大的誤差，無(wú)法滿足配網(wǎng)導(dǎo)線的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，針對(duì)傳統(tǒng)方法判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的方法，所述方法通過(guò)測(cè)量高掛點(diǎn)和導(dǎo)線最低點(diǎn)水平距離、低掛點(diǎn)和導(dǎo)線最低點(diǎn)的水平距離，然后求得二者的比值，通過(guò)該比值大小來(lái)判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力大小，從而判別導(dǎo)線的最大應(yīng)力是否超標(biāo)。

所述方法的具體步驟如下：

(a)根據(jù)“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”求得等高情況下導(dǎo)線曲線的方程：

由于導(dǎo)線曲線的方程可以表示為雙曲余弦函數(shù)，

式中，σ0為導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)應(yīng)力大小，γ為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度導(dǎo)線重力引起的比載；通過(guò)查表得到某檔距在一定氣象條件下的應(yīng)力值σ0，再對(duì)應(yīng)查詢?cè)摋l件下的導(dǎo)線比載γ，很容易算得導(dǎo)線的曲線函數(shù)參數(shù)值

(b)由導(dǎo)線曲線的方程求得導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的切線斜率：

則根據(jù)應(yīng)力弧垂表給出的某檔距下的應(yīng)力值σ0和對(duì)應(yīng)的比載γ，得到這種情況下的曲線方程參數(shù)這樣便得到曲線的方程；該方程關(guān)于y軸對(duì)稱，再根據(jù)檔距l(xiāng)的大小，求得在懸掛點(diǎn)處切線的斜率k：

(c)通過(guò)懸掛點(diǎn)切線斜率求得懸掛點(diǎn)導(dǎo)線應(yīng)力大小

由于在等高懸點(diǎn)的導(dǎo)線在端點(diǎn)的應(yīng)力σb可以分解為水平應(yīng)力σ0和豎直應(yīng)力σv，其中n點(diǎn)應(yīng)力方向與水平軸夾角θ為n點(diǎn)切線斜率角；因此有：

因此等高懸點(diǎn)處的應(yīng)力值為：

由于σ0為已知，tgθ也已求得，因此應(yīng)力值σn便可以確定；

(d)不等高情況下，高掛點(diǎn)應(yīng)力取相同檔距和氣象條件下的懸點(diǎn)等高情況下的最大應(yīng)力，求解導(dǎo)線曲線的函數(shù)：

由于兩掛點(diǎn)不等高的導(dǎo)線曲線的方程同樣為雙曲余弦函數(shù)，

式中，σ1為導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)應(yīng)力大小，γ為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度導(dǎo)線重力引起的比載；同樣：

式中，θ1為b點(diǎn)切線斜率與水平軸夾角，xb為高掛點(diǎn)b點(diǎn)的橫坐標(biāo)。

又由于a、b點(diǎn)橫坐標(biāo)之差為檔距l(xiāng)，縱坐標(biāo)的差為高度差h，有：

xb-xa＝l

兩式聯(lián)立得

前面已經(jīng)求出某檔距下某氣象條件下的σn，則不等高情況下高掛點(diǎn)處的應(yīng)力σb等于σn，則：

即：

聯(lián)立和兩個(gè)方程式，組成關(guān)于a1、xb的方程組，消除xb得到關(guān)于a1的方程：

解方程式可解得a1，得到不等高情況下導(dǎo)線曲線的方程式；

(e)以高低掛點(diǎn)與最低點(diǎn)水平距離的比值作為衡量導(dǎo)線是否滿足規(guī)程的指標(biāo)：

將以上求得的a1代入式，求得xb，并進(jìn)而求得|xa|＝l-xb，通過(guò)計(jì)算橫坐標(biāo)的比值ρ；

式中，l2、l1分別為高掛點(diǎn)b、低掛點(diǎn)a與導(dǎo)線最低點(diǎn)的水平距離；l2為導(dǎo)線檔距；xb、xa分別為高掛點(diǎn)b點(diǎn)、低掛點(diǎn)a點(diǎn)的橫坐標(biāo)。

所述比值ρ是導(dǎo)線最低點(diǎn)與高、低掛點(diǎn)水平距離的比值，表征了導(dǎo)線的最高點(diǎn)應(yīng)力大小，ρ值越大，則高掛點(diǎn)應(yīng)力就越大，導(dǎo)線最低點(diǎn)位置很容易確定，其與兩端電桿的水平距離在實(shí)際應(yīng)用中也能準(zhǔn)確測(cè)量。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的方法，將導(dǎo)線應(yīng)力的最大值判別方法轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的水平距離的測(cè)量，參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確簡(jiǎn)單、使用方便，具有很強(qiáng)的操作性和很高的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1為不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線弧垂示意圖；

圖2為等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力和懸掛點(diǎn)應(yīng)力示意圖；

圖3為不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力和懸掛點(diǎn)應(yīng)力示意圖；

圖4為不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)與高低掛點(diǎn)水平距離示意圖；

圖5為本發(fā)明判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施方式如圖5所示。

本實(shí)施例一種判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力超標(biāo)的方法，通過(guò)測(cè)量高掛點(diǎn)和導(dǎo)線最低點(diǎn)水平距離、低掛點(diǎn)和導(dǎo)線最低點(diǎn)的水平距離，然后求得二者的比值，通過(guò)該比值大小來(lái)判別懸掛點(diǎn)不等高的配網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)力大小，從而判別導(dǎo)線的最大應(yīng)力是否超標(biāo)。不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線弧垂如圖1所示。

本實(shí)施例方法的工作原理：針對(duì)不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線的最大應(yīng)力不超過(guò)同樣檔距下等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線的最大應(yīng)力。首先通過(guò)計(jì)算、查詢求得等高懸掛點(diǎn)的導(dǎo)線在“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值作為判別值，即在不等高的情況下，通過(guò)查詢“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”標(biāo)準(zhǔn)得到相同檔距在對(duì)應(yīng)氣象條件下的弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力，再求得該條件下導(dǎo)線的最大應(yīng)力即懸掛點(diǎn)的應(yīng)力，該最大應(yīng)力也是同檔距下不等高懸掛點(diǎn)的導(dǎo)線的最大應(yīng)力的最大限值。

在檔距和高低懸掛點(diǎn)的高度差已知的情況下，通過(guò)該最大應(yīng)力限值作為不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線的最大應(yīng)力，可以反推出導(dǎo)線最低點(diǎn)的位置，可以求得高掛點(diǎn)與最低點(diǎn)的水平距離以及低掛點(diǎn)與最低點(diǎn)的水平距離，這兩個(gè)水平距離的比值就是該不等高懸掛導(dǎo)線在某氣象條件下的最大水平距離比值，在通過(guò)各氣象條件下，有不同的最大比值，求出各比值，列成表格，即可給出不等高懸掛點(diǎn)的水平距離的標(biāo)準(zhǔn)比值，為不等高懸掛的導(dǎo)線提供設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)。

本實(shí)施例提出的利用最低點(diǎn)與高低掛點(diǎn)水平距離的比值來(lái)判別導(dǎo)線最大應(yīng)力是否超標(biāo)的方法，其計(jì)算過(guò)程如下所述：

(a)根據(jù)“導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表”求得等高情況下導(dǎo)線曲線的方程：

由于導(dǎo)線曲線的方程可以表示為雙曲余弦函數(shù)，

式中，σ0為導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)應(yīng)力大小(單位：pa)，γ為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度導(dǎo)線重力引起的比載(單位：pa/m)。通過(guò)查表得到某檔距在一定氣象條件下的應(yīng)力值σ0，再對(duì)應(yīng)查詢?cè)摋l件下的導(dǎo)線比載γ，很容易算得導(dǎo)線的曲線函數(shù)參數(shù)值等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力和懸掛點(diǎn)應(yīng)力如圖2所示。

(b)由導(dǎo)線曲線的方程求得導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的切線斜率：

則根據(jù)應(yīng)力弧垂表給出的某檔距下的應(yīng)力值σ0和對(duì)應(yīng)的比載γ，得到這種情況下的曲線方程參數(shù)這樣便得到曲線的方程。該方程關(guān)于y軸對(duì)稱，再根據(jù)檔距l(xiāng)的大小，求得在懸掛點(diǎn)處切線的斜率k。

(c)通過(guò)懸掛點(diǎn)切線斜率求得懸掛點(diǎn)導(dǎo)線應(yīng)力大小：

由于在等高懸點(diǎn)的導(dǎo)線在端點(diǎn)的應(yīng)力σb可以分解為水平應(yīng)力σ0和豎直應(yīng)力σv，其中n點(diǎn)應(yīng)力方向與水平軸夾角θ為n點(diǎn)切線斜率角。

因此有：

因此等高懸點(diǎn)處的應(yīng)力值為：

由于σ0為已知，tgθ也已求得，因此應(yīng)力值σn便可以確定。

(d)不等高情況下，高掛點(diǎn)應(yīng)力取相同檔距和氣象條件下的懸點(diǎn)等高情況下的最大應(yīng)力，求解導(dǎo)線曲線的函數(shù)：

由于兩掛點(diǎn)不等高的導(dǎo)線曲線的方程同樣為雙曲余弦函數(shù)，

式中，σ1為導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)應(yīng)力大小(單位：pa)，γ為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度導(dǎo)線重力引起的比載(單位：pa/m)。同樣，

式中，θ1為b點(diǎn)切線斜率與水平軸夾角，xb為高掛點(diǎn)b點(diǎn)的橫坐標(biāo)。

又由于a、b點(diǎn)橫坐標(biāo)之差為檔距l(xiāng)，縱坐標(biāo)的差為高度差h，有：

xb-xa＝l

兩式聯(lián)立得

前面已經(jīng)求出某檔距下某氣象條件下的σn，則不等高情況下高掛點(diǎn)處的應(yīng)力σb等于σn，則：

即：

聯(lián)立式(3)、式(4)兩個(gè)方程式，組成關(guān)于a1、xb的方程組，消除xb得到關(guān)于a1的方程：

解方程式(5)可解得a1，得到不等高情況下導(dǎo)線曲線的方程式。不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力和懸掛點(diǎn)應(yīng)力示意圖如圖3所示。

(e)以高低掛點(diǎn)與最低點(diǎn)水平距離的比值作為衡量導(dǎo)線是否滿足規(guī)程的指標(biāo)：

再將以上求得的a1代入式(4)，求得xb，則可以并進(jìn)而求得|xa|＝l-xb，通過(guò)計(jì)算橫坐標(biāo)的比值ρ：

式中，l2、l1分別為高掛點(diǎn)b、低掛點(diǎn)a與導(dǎo)線最低點(diǎn)的水平距離；l2為導(dǎo)線檔距；xb、xa分別為高掛點(diǎn)b點(diǎn)、低掛點(diǎn)a點(diǎn)的橫坐標(biāo)。不等高懸掛點(diǎn)導(dǎo)線最低點(diǎn)與高低掛點(diǎn)水平距離如圖4所示。

該比值ρ是導(dǎo)線最低點(diǎn)與高、低掛點(diǎn)水平距離的比值，表征了導(dǎo)線的最高點(diǎn)應(yīng)力大小，ρ值越大，則高掛點(diǎn)應(yīng)力就越大，導(dǎo)線最低點(diǎn)位置很容易確定，其與兩端電桿的水平距離在實(shí)際應(yīng)用中也能準(zhǔn)確測(cè)量。因此在建設(shè)和改造過(guò)程中，無(wú)需測(cè)量弧垂值，只需找到最低點(diǎn)位置，且控制最低點(diǎn)與高低掛點(diǎn)水平距離的比值不大于以上方法求得的ρ值，即可保證導(dǎo)線高掛點(diǎn)的應(yīng)力不大于典型設(shè)計(jì)中的導(dǎo)線應(yīng)力弧垂表給定的對(duì)應(yīng)檔距和氣象條件下的導(dǎo)線所受的最大應(yīng)力，確保導(dǎo)線安全穩(wěn)定運(yùn)行。