一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路智能化巡檢技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取架空線路塑蠕伸長 后參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 架空線路電力線常由多股鋼線、鋁線絞制而成，由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，電力線不是完 全的彈性體，在受力后除產(chǎn)生彈性伸長外，還產(chǎn)生永久性塑性伸長和蠕變伸長。大部分塑蠕 伸長在線路運(yùn)行后逐漸放出，增加了檔內(nèi)線長，引起弧垂增大和應(yīng)力減小。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)， 雖然已經(jīng)基于電力線理論強(qiáng)度，特殊工況，計(jì)算了電力線應(yīng)力及安全系統(tǒng)，但是由于實(shí)際運(yùn) 行工況復(fù)雜多變，尤其是受間斷性高溫輸電的影響，加速了架空線路電力線的塑蠕變形，導(dǎo) 致了電力線實(shí)際運(yùn)行應(yīng)力可能超出設(shè)計(jì)安全值，長期受外力侵蝕發(fā)生老化、劣化，造成架空 線路斷線、倒塔等安全事故。
[0003]目前獲得電力線蠕變后參數(shù)的主要手段是由試驗(yàn)獲得蠕變曲線，再根據(jù)蠕變曲線 預(yù)計(jì)電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)。此種方法雖然能夠獲得電力線蠕變后參 數(shù)，但仍存在以下幾點(diǎn)問題有待于進(jìn)一步解決，包括：
[0004] 1)受到測(cè)量設(shè)備、操作人員熟練程度等方面的影響，試驗(yàn)結(jié)果可能存在不可信的 情況，需要進(jìn)一步地研究影響試驗(yàn)結(jié)果的因素及其作用機(jī)理，篩選可信值加以利用。
[0005] 2)我國設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定：導(dǎo)、地線架設(shè)后的塑性伸長應(yīng)按廠家提供的數(shù)據(jù)或通過試 驗(yàn)確定，但只根據(jù)部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)塑性伸長給出粗略的范圍，使得對(duì)電力線塑 蠕后參數(shù)的測(cè)量缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 3)現(xiàn)有方法是通過試驗(yàn)?zāi)M自然環(huán)境下的電力線獲得蠕變曲線，再根據(jù)蠕變曲線 預(yù)計(jì)電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)。但自然界的環(huán)境復(fù)雜，無法通過試驗(yàn)方法 對(duì)受到極端自然災(zāi)害和人為外力破壞后的電力線進(jìn)行模擬，因而難以預(yù)測(cè)電力線的塑蠕特 性，因此現(xiàn)有的電力線塑蠕伸長后的參數(shù)識(shí)別方法不具有適用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法，通過本發(fā)明方法 獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)可信度高，使得對(duì)電力線塑蠕后參數(shù)的測(cè)量具備了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且本發(fā) 明方法具有適用性。包括：
[0008] 擬合瞬時(shí)工況條件下的機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到瞬時(shí)工況條件 下電力線的最大弧垂；
[0009] 依據(jù)電力線的最大弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系，根據(jù)瞬時(shí)工況條件下的電力線的最 大弧垂，計(jì)算得到瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；
[0010] 依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，計(jì)算 得到待求工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；
[0011] 根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，電力線懸鏈線方程，機(jī)載激光 探測(cè)與測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述電力線的最大弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系表達(dá)式如下：
[0013]
[0014] 其中，f為電力線的最大弧垂，m;
[0015] 。。為電力線最低點(diǎn)應(yīng)力，MPa ;
[0016] g為電力線的比載，N/m. mm2;
[0017] 1 為檔距，m。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述電力線狀態(tài)方程按照如下公式計(jì)算：
[0019]
[0020] 其中，gni為瞬時(shí)工況條件下的電力線的比載，N/m. mm2;
[0021] gnS待測(cè)工況條件下的電力線的比載，N/m. mm2;
[0022] 為瞬時(shí)工況條件下的溫度，°C ;
[0023] tn為待測(cè)工況條件下的溫度，°C ;
[0024] 。"為瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，MPa ;
[0025] 〇 A待測(cè)工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，MPa ;
[0026] α為電力線的膨脹系數(shù)，1/°C ;
[0027] E為電力線的彈性系數(shù)，MPa ;
[0028] 1 為檔距，m。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，電力線 懸鏈線方程，機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線，按照 如下公式計(jì)算：
[0030]
[0031] 其中，X為電力線的橫坐標(biāo)，m;
[0032] y為電力線的縱坐標(biāo)，m ;
[0033]。。為電力線最低點(diǎn)應(yīng)力，MPa ;
[0034] g為電力線的比載，N/m. mm2。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，通過擬合瞬時(shí)工況條件下的機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量 LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到瞬時(shí)工況條件下電力線的最大弧垂；依據(jù)電力線的最大弧垂和最低 點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系，根據(jù)瞬時(shí)工況條件下的電力線的最大弧垂，計(jì)算得到瞬時(shí)工況條件下的電 力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn) 應(yīng)力，計(jì)算得到待求工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；根據(jù)得到的待求工況條件下電力 線的最低點(diǎn)應(yīng)力，電力線懸鏈線方程，機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到待求工況 條件下電力線曲線，可以達(dá)到如下有益技術(shù)效果：
[0036] (1)不會(huì)受到測(cè)量設(shè)備、操作人員熟練程度等方面的影響，獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)可信度 尚；
[0037] (2)使得對(duì)電力線塑蠕后參數(shù)的測(cè)量具備了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；
[0038] (3)不需要對(duì)自然環(huán)境下的電力線進(jìn)行模擬，通過本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案 可以獲得受到極端自然災(zāi)害和人為外力破壞下的電力線塑蠕后的參數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例提供 的技術(shù)方案具有適用性。
[0039] (4)可以根據(jù)工程需要，設(shè)置待求工況，求取電力線曲線方程，得到不同工況條件 下，電力線最大弧垂、最低點(diǎn)應(yīng)力，電力線曲線等信息，為了解架空線路覆冰、大風(fēng)、高溫等 工況條件下，輸電線路運(yùn)行狀況，做好線路巡檢、安全隱患排查、重大活動(dòng)保電等工作提供 了有力的技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0040] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0041] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法流程圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種懸掛點(diǎn)等高的電力線弧垂應(yīng)力模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì) 本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0044] 現(xiàn)有的架空線路塑蠕伸長后的參數(shù)預(yù)測(cè)方法一般采用試驗(yàn)的方法，這種試驗(yàn)方法 由于受到測(cè)量設(shè)備和操作人員熟練程度等方面的影響，會(huì)存在試驗(yàn)結(jié)果不可信的情況；只 根據(jù)部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)塑蠕伸長后參數(shù)給出粗略的范圍，使得對(duì)架空線路塑蠕伸 長后參數(shù)的測(cè)量缺少測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)；該試驗(yàn)方法通過模擬自然環(huán)境下的電力線獲得蠕變曲線， 再根據(jù)蠕變曲線預(yù)計(jì)電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)，但當(dāng)電力線受到極端自 然災(zāi)害和人為外力破壞后，通過該試驗(yàn)方法無法對(duì)電力線進(jìn)行模擬，使得塑蠕特性難以預(yù) 測(cè)，因此該試驗(yàn)方法是不適用的。如果可以提出一種不受測(cè)量設(shè)備和操人員熟練程度影響， 對(duì)塑蠕伸長后參數(shù)的測(cè)量具有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且在不同工況條件下均能夠使用的預(yù)測(cè)方 法，則能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。基于此，本發(fā)明提出一種獲取架空線路塑蠕伸長 后參數(shù)的方法。
[0045] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法流程圖；如 圖1所示，該方法包括：
[0046] 步驟101 :擬合瞬時(shí)工況條件下的機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到瞬時(shí) 工況條件下電力線的最大弧垂；
[0047] 步驟102 :依據(jù)電力線的最大弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系，根據(jù)瞬時(shí)工況條件下的 電力線的最大弧垂，計(jì)算得到瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；
[0048] 步驟103 :依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時(shí)工況條件下的電力線的最低點(diǎn) 應(yīng)力，計(jì)算得到待求工況條件下的電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力；
[0049] 步驟104 :根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點(diǎn)應(yīng)力，電力線懸鏈線方程， 機(jī)載激光LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線。
[0050] 具體實(shí)施時(shí)，步驟101的可以采取如下方法進(jìn)行，首先通過機(jī)載激光探測(cè)與測(cè)量 LiDAR在設(shè)定的瞬時(shí)工況條件下采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，采用基于不規(guī) 則三角網(wǎng)加密（TIN)的濾波方法，將原始LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類成地面點(diǎn)與非地面點(diǎn)；其次根 據(jù)電力線走廊狹長范圍內(nèi)主要地物類型為植被和電力線，且架空線路點(diǎn)在局部小面積區(qū)域 里的高程基本相同的特性，運(yùn)用角度濾波方法，將非地面點(diǎn)分離為植被點(diǎn)和電力線點(diǎn)；再次 利用二維Hough變化，從電力線點(diǎn)中獲取電力線條數(shù)，判斷每個(gè)電力線點(diǎn)的歸類，對(duì)單條電 力線進(jìn)行曲線擬合，得到點(diǎn)云掃描時(shí)刻的電力線。
[0051] 具體實(shí)施時(shí)，步驟102中提到的電力線的最大弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系，在本發(fā) 明實(shí)施例中具體的指的是懸掛點(diǎn)等高情況下的電力線的最大弧垂和最低點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系。
[0052] 將電力線懸掛曲線上任意一點(diǎn)至兩懸掛點(diǎn)連線在鉛直方向上的距離稱為該點(diǎn)的 弧垂。一般所說的弧垂，均指檔內(nèi)最大弧垂（除了特別說明外）。
[0053] 如圖2所示，懸掛點(diǎn)為A和B，OA的距離為la，OB的距離為lb，在懸掛點(diǎn)等高的條 件下，依據(jù)電力線懸鏈線方程：
[0054]
⑴
[0055] 其中，ch表示雙曲余弦函數(shù)。
[0056] 假設(shè)其作用在電力