一种获取架空线路塑蠕伸长后参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电线路智能化巡检技术领域，特别涉及一种获取架空线路塑蠕伸长 后参数的方法。
【背景技术】
[0002] 架空线路电力线常由多股钢线、铝线绞制而成，由于其结构的特点，电力线不是完 全的弹性体，在受力后除产生弹性伸长外，还产生永久性塑性伸长和蠕变伸长。大部分塑蠕 伸长在线路运行后逐渐放出，增加了档内线长，引起弧垂增大和应力减小。在规划设计时， 虽然已经基于电力线理论强度，特殊工况，计算了电力线应力及安全系统，但是由于实际运 行工况复杂多变，尤其是受间断性高温输电的影响，加速了架空线路电力线的塑蠕变形，导 致了电力线实际运行应力可能超出设计安全值，长期受外力侵蚀发生老化、劣化，造成架空 线路断线、倒塔等安全事故。
[0003]目前获得电力线蠕变后参数的主要手段是由试验获得蠕变曲线，再根据蠕变曲线 预计电力线的蠕变特性，得到电力线蠕变后参数。此种方法虽然能够获得电力线蠕变后参 数，但仍存在以下几点问题有待于进一步解决，包括：
[0004] 1)受到测量设备、操作人员熟练程度等方面的影响，试验结果可能存在不可信的 情况，需要进一步地研究影响试验结果的因素及其作用机理，筛选可信值加以利用。
[0005] 2)我国设计规程规定：导、地线架设后的塑性伸长应按厂家提供的数据或通过试 验确定，但只根据部分试验数据和工程经验对塑性伸长给出粗略的范围，使得对电力线塑 蠕后参数的测量缺少统一的标准。
[0006] 3)现有方法是通过试验模拟自然环境下的电力线获得蠕变曲线，再根据蠕变曲线 预计电力线的蠕变特性，得到电力线蠕变后参数。但自然界的环境复杂，无法通过试验方法 对受到极端自然灾害和人为外力破坏后的电力线进行模拟，因而难以预测电力线的塑蠕特 性，因此现有的电力线塑蠕伸长后的参数识别方法不具有适用性。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种获取架空线路塑蠕伸长后参数的方法，通过本发明方法 获得的测量数据可信度高，使得对电力线塑蠕后参数的测量具备了统一的标准，并且本发 明方法具有适用性。包括：
[0008] 拟合瞬时工况条件下的机载激光探测与测量LiDAR点云数据，得到瞬时工况条件 下电力线的最大弧垂；
[0009] 依据电力线的最大弧垂和最低点应力的关系，根据瞬时工况条件下的电力线的最 大弧垂，计算得到瞬时工况条件下的电力线的最低点应力；
[0010] 依据电力线状态方程，根据得到的瞬时工况条件下的电力线的最低点应力，计算 得到待求工况条件下的电力线的最低点应力；
[0011] 根据得到的待求工况条件下电力线的最低点应力，电力线悬链线方程，机载激光 探测与测量LiDAR点云数据，得到待求工况条件下电力线曲线。
[0012] 在一个实施例中，所述电力线的最大弧垂和最低点应力的关系表达式如下：
[0013]
[0014] 其中，f为电力线的最大弧垂，m;
[0015] 。。为电力线最低点应力，MPa ;
[0016] g为电力线的比载，N/m. mm2;
[0017] 1 为档距，m。
[0018] 在一个实施例中，所述电力线状态方程按照如下公式计算：
[0019]
[0020] 其中，gni为瞬时工况条件下的电力线的比载，N/m. mm2;
[0021] gnS待测工况条件下的电力线的比载，N/m. mm2;
[0022] 为瞬时工况条件下的温度，°C ;
[0023] tn为待测工况条件下的温度，°C ;
[0024] 。"为瞬时工况条件下的电力线的最低点应力，MPa ;
[0025] 〇 A待测工况条件下的电力线的最低点应力，MPa ;
[0026] α为电力线的膨胀系数，1/°C ;
[0027] E为电力线的弹性系数，MPa ;
[0028] 1 为档距，m。
[0029] 在一个实施例中，所述根据得到的待求工况条件下电力线的最低点应力，电力线 悬链线方程，机载激光探测与测量LiDAR点云数据，得到待求工况条件下电力线曲线，按照 如下公式计算：
[0030]
[0031] 其中，X为电力线的横坐标，m;
[0032] y为电力线的纵坐标，m ;
[0033]。。为电力线最低点应力，MPa ;
[0034] g为电力线的比载，N/m. mm2。
[0035] 本发明实施例提供的技术方案，通过拟合瞬时工况条件下的机载激光探测与测量 LiDAR点云数据，得到瞬时工况条件下电力线的最大弧垂；依据电力线的最大弧垂和最低 点应力的关系，根据瞬时工况条件下的电力线的最大弧垂，计算得到瞬时工况条件下的电 力线的最低点应力；依据电力线状态方程，根据得到的瞬时工况条件下的电力线的最低点 应力，计算得到待求工况条件下的电力线的最低点应力；根据得到的待求工况条件下电力 线的最低点应力，电力线悬链线方程，机载激光探测与测量LiDAR点云数据，得到待求工况 条件下电力线曲线，可以达到如下有益技术效果：
[0036] (1)不会受到测量设备、操作人员熟练程度等方面的影响，获得的测量数据可信度 尚；
[0037] (2)使得对电力线塑蠕后参数的测量具备了统一的标准；
[0038] (3)不需要对自然环境下的电力线进行模拟，通过本发明实施例提供的技术方案 可以获得受到极端自然灾害和人为外力破坏下的电力线塑蠕后的参数，本发明实施例提供 的技术方案具有适用性。
[0039] (4)可以根据工程需要，设置待求工况，求取电力线曲线方程，得到不同工况条件 下，电力线最大弧垂、最低点应力，电力线曲线等信息，为了解架空线路覆冰、大风、高温等 工况条件下，输电线路运行状况，做好线路巡检、安全隐患排查、重大活动保电等工作提供 了有力的技术支撑。
【附图说明】
[0040] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0041] 图1是本发明实施例提供的一种获取架空线路塑蠕伸长后参数的方法流程图；
[0042] 图2是本发明实施例提供的一种悬挂点等高的电力线弧垂应力模型示意图。
【具体实施方式】
[0043] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对 本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0044] 现有的架空线路塑蠕伸长后的参数预测方法一般采用试验的方法，这种试验方法 由于受到测量设备和操作人员熟练程度等方面的影响，会存在试验结果不可信的情况；只 根据部分试验数据和工程经验对塑蠕伸长后参数给出粗略的范围，使得对架空线路塑蠕伸 长后参数的测量缺少测量标准；该试验方法通过模拟自然环境下的电力线获得蠕变曲线， 再根据蠕变曲线预计电力线的蠕变特性，得到电力线蠕变后参数，但当电力线受到极端自 然灾害和人为外力破坏后，通过该试验方法无法对电力线进行模拟，使得塑蠕特性难以预 测，因此该试验方法是不适用的。如果可以提出一种不受测量设备和操人员熟练程度影响， 对塑蠕伸长后参数的测量具有一个统一标准，且在不同工况条件下均能够使用的预测方 法，则能够解决上述现有技术存在的问题。基于此，本发明提出一种获取架空线路塑蠕伸长 后参数的方法。
[0045] 图1是本发明实施例提供的一种获取架空线路塑蠕伸长后参数的方法流程图；如 图1所示，该方法包括：
[0046] 步骤101 :拟合瞬时工况条件下的机载激光探测与测量LiDAR点云数据，得到瞬时 工况条件下电力线的最大弧垂；
[0047] 步骤102 :依据电力线的最大弧垂和最低点应力的关系，根据瞬时工况条件下的 电力线的最大弧垂，计算得到瞬时工况条件下的电力线的最低点应力；
[0048] 步骤103 :依据电力线状态方程，根据得到的瞬时工况条件下的电力线的最低点 应力，计算得到待求工况条件下的电力线的最低点应力；
[0049] 步骤104 :根据得到的待求工况条件下电力线的最低点应力，电力线悬链线方程， 机载激光LiDAR点云数据，得到待求工况条件下电力线曲线。
[0050] 具体实施时，步骤101的可以采取如下方法进行，首先通过机载激光探测与测量 LiDAR在设定的瞬时工况条件下采集点云数据，对LiDAR点云数据进行拟合，采用基于不规 则三角网加密（TIN)的滤波方法，将原始LiDAR点云数据分类成地面点与非地面点；其次根 据电力线走廊狭长范围内主要地物类型为植被和电力线，且架空线路点在局部小面积区域 里的高程基本相同的特性，运用角度滤波方法，将非地面点分离为植被点和电力线点；再次 利用二维Hough变化，从电力线点中获取电力线条数，判断每个电力线点的归类，对单条电 力线进行曲线拟合，得到点云扫描时刻的电力线。
[0051] 具体实施时，步骤102中提到的电力线的最大弧垂和最低点应力的关系，在本发 明实施例中具体的指的是悬挂点等高情况下的电力线的最大弧垂和最低点应力的关系。
[0052] 将电力线悬挂曲线上任意一点至两悬挂点连线在铅直方向上的距离称为该点的 弧垂。一般所说的弧垂，均指档内最大弧垂（除了特别说明外）。
[0053] 如图2所示，悬挂点为A和B，OA的距离为la，OB的距离为lb，在悬挂点等高的条 件下，依据电力线悬链线方程：
[0054]
⑴
[0055] 其中，ch表示双曲余弦函数。
[0056] 假设其作用在电力