基于北斗高精度定位系统的架线弧垂监测设备的制作方法

本发明涉及架线弧垂监测技术领域，尤其是涉及一种基于北斗高精度定位系统的架线弧垂监测设备。

背景技术：

我国能源资源和生产力发展呈逆向分布，能源丰富地区远离经济发达地区，东部地区经济发达，能源消费量大，能源资源却十分匮乏。西部能源基地与东部负荷中心距离在500～2000km左右，因此，长距离、大容量输电是我国未来电网发展的必然趋势，特高压输电正是具备这一能力的输电方式。在长距离电压传输过程中，沿线的线路维护需要巨大的人力物力，从简化维护成本、提高维护的准确性以及检测的实时性的需求角度，对超高压传输导线进行智能、实时、自动监测具有十分重要的经济价值和实际意义。

架空输电线路设计、施工、运行中的主要问题之一就是弧垂。建设一条架空输电线路，必须符合经济合理，安全适用的原则，既充分利用材料的强度，又要保证安全运行。因此，在线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况，保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠，所以，对超高压传输导线的弧垂测量具有很重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于北斗高精度定位系统的架线弧垂监测设备，可实时测量并预测架线弧垂及相关参量。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于北斗高精度定位系统的架线弧垂监测设备包括测量小车及地面服务器；其中测量小车上搭载北斗高精度定位系统和数据传输单元，地面服务器包括数据收发单元、弧垂智能检测系统、显示器、操作控制单元、数据存储单元、数据处理单元、数据预测单元、弧垂判断单元及架线数据库。

在杆塔上放置小车的挂点可以是相同相位的挂点，也可以是不同相位的挂点。

显示器实时显示每个相位上导线的状态、小车的位置、以及小车走过的路线；可进行分窗口显示，不同窗口显示不同相位的拟合状态；每个相位上会显示两根导线：一个是根据设计弧垂拟合的设计弧垂导线、一个是根据小车位置拟合的实际弧垂导线。

操作控制单元操纵小车到达最大弧垂值的位置，通过拉放线调整实际弧垂靠近设计弧垂，当最大弧垂值满足设计要求时给出提示。

可通过本地存储器或者云服务器进行数据存储。

数据处理单元包括模型构建单元、数据拟合单元、预测单元，其中模型构建单元构建最大弧垂计算模型、温度对导线弧垂的影响模型及曲线拟合模型，数据拟合单元将小车实测的拟合曲线和最大弧垂数据带入公式进行最小二乘拟合；预测单元根据预测方程及实际的杆塔坐标等数据，计算所有待架线的最大弧垂。

弧垂判断单元判断架线最大弧垂是否超过预设范围，当待架线最大弧垂超过预设范围，将待架导线归入危险架线数据库dd，dd数据库中的导线布设时，需特别注意；当待架线最大弧垂在预设范围内时，将待架导线归入安全架线数据库ds，ds数据库中的导线布设时，正常布设。

本申请的有益效果有：通过对待架导线进行最大弧垂预测，对存在危险可能的待架导线进行特别关注，使整个架线过程设计经济合理、运行安全可靠，也使架线工作的效率更高、安全系数更高。

附图说明

图1是架线弧垂监测设备实现流程图。

具体实施方式

一种基于北斗高精度定位系统的架线弧垂监测设备包括测量小车及地面服务器；其中测量小车上搭载北斗高精度定位系统和数据传输单元，地面服务器包括数据收发单元、弧垂智能检测系统、显示器、操作控制单元、数据存储单元、数据处理单元、数据预测单元、弧垂判断单元及架线数据库。

在杆塔上放置小车的挂点可以是相同相位的挂点，也可以是不同相位的挂点。

显示器实时显示每个相位上导线的状态、小车的位置、以及小车走过的路线；可进行分窗口显示，不同窗口显示不同相位的拟合状态；每个相位上会显示两根导线：一个是根据设计弧垂拟合的设计弧垂导线、一个是根据小车位置拟合的实际弧垂导线。

操作控制单元操纵小车到达最大弧垂值的位置，通过拉放线调整实际弧垂靠近设计弧垂，当最大弧垂值满足设计要求时给出提示。

可通过本地存储器或者云服务器进行数据存储。

数据处理单元包括模型构建单元、数据拟合单元、预测单元，其中模型构建单元构建最大弧垂计算模型、温度对导线弧垂的影响模型及曲线拟合模型，数据拟合单元将小车实测的拟合曲线和最大弧垂数据带入公式进行最小二乘拟合；预测单元根据预测方程及实际的杆塔坐标等数据，计算所有待架线的最大弧垂。

弧垂判断单元判断架线最大弧垂是否超过预设范围，当待架线最大弧垂超过预设范围，将待架导线归入危险架线数据库dd，dd数据库中的导线布设时，需特别注意；当待架线最大弧垂在预设范围内时，将待架导线归入安全架线数据库ds，ds数据库中的导线布设时，正常布设。

架线弧垂监测设备具体可通过以下步骤实现：

1.利用小车得到多条导线的实测拟合曲线及最大弧垂。

1.1选择待架线多个连续杆塔，获取导线挂点，在相邻两个塔挂点位置分别放一辆小车，该小车上搭载北斗高精度定位系统，通过获取小车位置的坐标得到塔挂点坐标。

此处对杆塔上放置小车的挂点所在的相位不做限制，可以是相同相位的挂点，也可以是不同相位的挂点。

1.2进行弧垂施工监控：

1.2.1将多辆小车分别放在不同相位的导线上，架线后，操纵小车朝最大弧垂点位置移动，将小车的定位数据通过4g网络的tcp/ip协议实时回传到服务器；实时接收小车的位置信息。

1.2.2实时显示每个相位上导线的状态、小车的位置、以及小车走过的路线；

分窗口显示，不同窗口显示不同相位的拟合状态。每个相位上会显示两根导线：一个是根据设计弧垂拟合的设计弧垂导线、一个是根据小车位置拟合的实际弧垂导线。

1.2.3操纵小车到达最大弧垂值的位置，通过拉放线调整实际弧垂靠近设计弧垂，当最大弧垂值满足设计要求时给出提示。

1.3数据存储：弧垂智能检测系统对于检测过程中的数据进行统一管理，施工完成后，将挂点信息及拟合曲线和最大弧垂导出存档。

可通过本地存储器或者云服务器进行数据存储。

2.构建架线拟合曲线及最大弧垂计算模型

最大弧垂计算公式为：

其中，δ为架线弧垂最低点处的应力，r为架线的比载,l为架线线长，l为档距，ft为温度对导线弧垂的影响参数；

其中：

其中，fr为当前状态的导线实际弧垂,lh为档距的一半,tc为导线温度，qc为导线的对流散热功率，qr为导线的辐射散热功率，qs为单位长度导线的日照发热功率，r(tc)表示导线温度为tc时的交流电阻值，c为导线的等效比热容，i为在温度tc时的动态载流；且：

其中，h为导线上某点距离原点的垂直距离，x为导线上某点距离参考点的水平距离；c1、c2、k为决定拟合曲线形状的常数。

将小车实测的拟合曲线和最大弧垂数据带入公式进行最小二乘拟合。

3.根据预测方程及实际的杆塔坐标等数据，计算所有待架线的最大弧垂。

4.当待架线最大弧垂超过预设范围，将待架导线归入危险架线数据库dd，dd数据库中的导线布设时，需特别注意；当待架线最大弧垂在预设范围内时，将待架导线归入安全架线数据库ds，ds数据库中的导线布设时，正常布设即可。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。