一种输电线路通道风偏计算装置的制作方法

本发明属于电力辅助设备技术领域，具体涉及一种输电线路通道风偏计算装置。

背景技术：

电力供应的过程中，要保证供电可靠性，首先就要保证输电线路的安全稳定运行，就需要输电线路与树木、建筑物等有足够的安全距离。近几年，输电线路通道内违章建筑、植树造林的现象十分突出，遇到大风气候时，导线风偏角增大，危险空间范围也随之增大，严重威胁着输电线路的稳定运行。为了消除通道隐患，保证供电可靠，当前输电线路运行中，除满足导线对交叉跨越物垂直距离外，也应注意边线在风偏时对建筑物、树木、山体等的净空距离。准确计算危险点与输电线路导线风偏时的净空距离是解决输电线路通道隐患的一项重要工作，而净空距离的核心和难点又在于计算风偏距离，所以，风偏距离计算的准确、方便、快捷就是解决这一问题的关键。

目前，在运行过程中，常遇到需要对输电线路档距中任一点进行风偏计算，运行单位对输电线路风偏计算仍使用手工计算方式，无专用计算装置，计算工作量大，工作效率很低，还容易出错。因此如何克服现有技术的不足是目前电力辅助设备技术领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种输电线路通道风偏计算方法及装置，解决在进行输电线路通道风偏计算时，使用手工分散计算，不仅计算工作量大，工作效率很低，容易出错，且专用计算装置的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种输电线路通道风偏计算装置，包括外壳，还包括数据采集模块、数据显示模块、导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块、耐张塔档内风偏计算模块、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块、悬垂绝缘子串风压pz计算模块；

所述数据采集模块分别连接导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块、耐张塔档内风偏计算模块、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块、悬垂绝缘子串风压pz计算模块；

所述数据显示模块分别连接导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块、耐张塔档内风偏计算模块、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块、悬垂绝缘子串风压pz计算模块；

所述导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块均与耐张塔档内风偏计算模块相连接；且导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块还均与直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块相连接；

所述悬垂绝缘子串风压pz计算模块还与直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块相连接；

根据数据采集模块采集的数据，通过导线自重比载g1计算模块计算得到自重比载g1的值；通过导线最大风时无冰风压比载g4计算模块计算得到无冰风压比载g4的值；

如果是耐张杆塔，根据数据采集模块采集的数据、导线自重比载g1和导线最大风时无冰风压比载g4，通过耐张塔档内风偏计算模块得到导线偏移值；

如果是直线杆塔，根据数据采集模块采集的数据，通过悬垂绝缘子串风压pz计算模块得到悬垂绝缘子串偏移量，然后再根据导线自重比载g1和导线最大风时无冰风压比载g4，通过直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块得到导线偏移值；最后通过数据显示模块输出耐张杆塔或直线杆塔的导线偏移值。

进一步，优选的是，所述外壳由两个相互铰接的盒状结构构成。

进一步，优选的是，所述数据采集模块包括键盘和设置在外壳上的数据接口。但不限于此，本领域技术人员应该知晓，只要能够采集本发明所需参数的设备都可以，例如传感器等。

进一步，优选的是，所述数据显示模块包括显示屏和音响。

进一步，优选的是，音响有两个，对称设置在显示屏两侧。

进一步，优选的是，所述导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块、绝缘子串风压pz计算模块内均设置有存储器和中央处理器。

进一步，优选的是，所述耐张塔档内风偏计算模块、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块内均设置有存储器和中央处理器。

进一步，优选的是，所述外壳的底部设置充电电池，分别与数据采集模块、数据显示模块、导线自重比载g1计算模块、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块、耐张塔档内风偏计算模块、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块、悬垂绝缘子串风压pz计算模块电连接。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

使用本发明输电线路通道风偏计算方法及计算装置，解决了手工计算步骤多带来的困难，并且操作简单，容易上手。应用本计算方法及装置，操作简单，节省了大量的专业人力资源。此外，与手工计算相比，应用本计算装置，避免了手工计算中的失误，提高了计算速度，从而能够保证计算结果的准确性并节省了大量时间。

附图说明

图1耐张塔档内风偏计算流程图；

图2直线塔档内风偏计算流程图；

图3为本发明装置的整机示意图；

图4为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1-2、4所示的一种输电线路通道风偏计算装置，包括外壳，其特征在于：还包括数据采集模块1、数据显示模块2、导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4、耐张塔档内风偏计算模块5、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、悬垂绝缘子串风压pz计算模块7；

所述数据采集模块1分别连接导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4、耐张塔档内风偏计算模块5、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、悬垂绝缘子串风压pz计算模块7；

所述数据显示模块2分别连接导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4、耐张塔档内风偏计算模块5、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、悬垂绝缘子串风压pz计算模块7，数据显示模块2用于显示和播报导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4、耐张塔档内风偏计算模块5、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、悬垂绝缘子串风压pz计算模块7的计算结果；

所述导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4均与耐张塔档内风偏计算模块5相连接；且导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4还均与直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6相连接；

所述悬垂绝缘子串风压pz计算模块7还与直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、数据显示模块2相连接；

通过数据采集模块1采集计算自重比载g1、最大风时无冰风压比载g4所需的所有参数(包括：架空线单位长度质量、架空线计算截面积、重力加速度、风压不均匀系数、风荷载调整系数、风载体型系数、空气质量、风速、架空线外径、风向与线路的夹角)；通过导线自重比载g1计算模块3计算得到自重比载g1的值；通过导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4计算得到无冰风压比载g4的值；

如果是耐张杆塔，根据数据采集模块1采集计算档的档距、计算点距杆塔的水平距离、计算点弧垂、导线风偏角、导线年平均运行应力、前后两基杆塔导线挂点高差角等参数、导入导线自重比载g1和导线最大风时无冰风压比载g4，通过耐张塔档内风偏计算模块5得到导线偏移值；

如果是直线杆塔，根据数据采集模块1采集每相导线所用的绝缘子串数、每串绝缘子的片数、每一片绝缘子的受风面积、风压随高度变化系数、风速等参数，通过悬垂绝缘子串风压pz计算模块7得到悬垂绝缘子串偏移量，然后再导入导线自重比载g1和导线最大风时无冰风压比载g4，通过直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6得到导线偏移值；最后通过数据显示模块2输出耐张杆塔或直线杆塔的导线偏移值。

其中，所有在计算过程中所需要的的参数数据均通过数据采集模块1进行统一的采集，采集后，相应模块的数据各种传送到各计算模块的存储器下存储，当需要使用到某一模块的功能时，通过输入模块选择相应的模块，进行输入即可，输入后由中央处理器进行处理得到最终的结果，同时，输入的信息在输出模块的显示器上进行显示输出，必要时通过语音进行辅助，防止错误的产生。各模块中央处理器集成所需要的处理操作。

在导线自重比载g1计算模块3中，导线自重比载g1为导线单位截面上的自重力单位荷载。

q——架空线单位长度质量；a——架空线计算截面积；g——重力加速度，取值9.8n/kg。

在导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4中，导线最大风时无冰风压比载g4是指水平风向与导线轴线成θ角时在导线上产生与导线轴线成正交的单位长度上的风压。

wv：基准风压标准值，其表示式为：

风压不均匀系数af：风压的不均匀系数可通过运行或试验线路上长期的观测资料统计得到。

风荷载调整系数βc：当气流在地球表面流动时，由于受地表粗糙度的影响而产生摩擦力，使其接近地表附近的风向和风速随高度不同而变化，可以通过计算得出。

风载体型系数μsc：当风向与导线轴线成正交时，作用于其上风压还需要乘以导线体型系数，该系数也称为空气动力系数。作用于物体上的风压大小与物体的体型有关。规定覆冰导线及外径小于17mm的无冰导线的风载体形系数μsc＝1.2，外径大于或等于17mm的无冰导线的风载体形系数μsc＝1.1。

ρ——空气质量；v——风速；d——架空线外径；a——架空线计算截面积；θ——风向与线路的夹角。

在耐张塔档内风偏计算模块5中，架空导线在横向风、自重、挂点的作用下平衡后，架空地线与两挂点的垂直面有一个风偏角，导线有一个水平摆动位移量，有一个垂直位移量，从而计算出耐张塔档内导线的最大水平风偏距离、导线的最大垂直风偏距离。

计算点弧垂：

导线风偏角：

导线风偏分量：

δl——计算点导线的水平摆动位移量；δh——计算点导线的垂直摆动位移量；l——计算档的档距；l'——计算点距杆塔的水平距离；fx——计算点弧垂；——导线风偏角；σ——导线年平均运行应力；ω——前后两基杆塔导线挂点高差角；g1——导线自重比载(从模块3导入)；g4——导线最大风时无冰风压比载(从模块4导入)。

在直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6中，当计算塔为直线塔时，还需考虑悬垂绝缘子串风偏计算，通常视悬垂串为均布荷载的刚性直棒，作绝缘子串的受力。

悬垂绝缘子串风偏角：

悬垂绝缘子串风偏分量：

lh——水平档距；lv——垂直档距；gj——绝缘子串总重量；pz——绝缘子串风压(从模块7导入)；a——架空线计算截面积；λh——绝缘子串；λv——绝缘子串；lj——绝缘子串总长；g1——导线自重比载(从模块3导入)；g4——导线最大风时无冰风压比载(从模块4导入)。

在绝缘子串风压pz计算模块7中，绝缘子串风压pz为大风吹到绝缘子串表面时形成的正压力，为绝缘子受风面积乘以对应风速和高度形成的风压强之积。

悬垂绝缘子串风压：pz＝n1n2apkzv²/1600

n1——一相导线所用的绝缘子串数；n2——每串绝缘子的片数，其金具零件按加一片绝缘子受风面积计算；ap——每一片绝缘子的受风面积，单裙绝缘子取0.03m²，双裙绝缘子取0.04m²；kz——风压随高度变化系数；v——风速。

实施例2

在上述实施例的基础上，本实施例中，数据采集模块1包括设置在计算装置外壳内可转动一侧的键盘11和设置在外壳上的数据接口12，计算装置的外壳设置为两个互相转接其契合的盒子，使用时打开，一侧设置有输入模块的键盘11，并在侧边设置了数据接口12，数据接口卡将计算过程中所产生的数据和结果进过数据接口导出后进行打印。

实施例3

如图3，在上述实施例的基础上，本实施例中，数据显示模块2包括设置在外壳内可转动另一侧的显示屏21和嵌在外壳内的音响22，音响22对称设置在显示屏21两侧，在计算的过程中，操作过程中所输入或是计算的结果均显示到数据显示模块2的显示屏21上，并且，在输入错误或是其他不合理的情况下，音响22进行声音的输出进行提醒。音响22对称设置在显示屏21两侧，输出更洪亮。

实施例4

在上述实施例的基础上，本实施例中，为了使各模块能够独自运算各不打扰，耐张塔档内风偏计算模块5、直线塔考虑悬垂绝缘子串风偏计算模块6、悬垂绝缘子串风压pz计算模块7内设置有存储器和中央处理器，各模块的中央处理器对各自模块上的数据进行处理互不影响，另外的一种方式是使用同一块处理器进行处理。

实施例5

在上述实施例的基础上，本实施例中，导线自重比载g1计算模块3、导线最大风时无冰风压比载g4计算模块4内设置有中央处理器和存储器，在需要时由需要模块的中央处理器进行处理并送至下一模块。另一种选择方式是使用同一个存储器。

实施例6

如图3，在上述实施例的基础上，本实施例中，外壳的底部设置有充电电池8为各模块提供电源支持。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。