一种输电线路弧垂测量用倾角测量装置的制作方法

本发明涉及输电线路安全技术领域中的输电线路弧垂测量用倾角测量装置。

背景技术：

输电线路弧垂是线路安全运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须控制在设计规定的范围内，由于线路运行负荷和周围环境的变化都会造成线路弧垂的变化，过大的弧垂不但会造成事故隐患，也限制了线路的输送能力，特别是在交叉跨越和人烟密集地段。

为实现弧垂的实时监测是多年来国内外研究的目标，从导线的基本方程出发推导了根据导线张力、倾角或温度来测量导线弧垂的方法并介绍了相应的计算公式。架空导线在工程计算上常忽略它的刚度而视为柔索，这样导线就可用悬链或抛物线方程来计算，因此架空导线的悬挂点倾角是输电线路弧垂测量的关键参数。

由于悬挂点倾角不易测量，因此通常通过检测与悬挂点一段距离处的导线倾角来对应悬挂点的倾角，相应的倾角测量方式如中国专利cn106546205a公开的“输电线路弧垂监测装置、服务器和方法”，该弧垂监测装置的关键就是使用倾角传感器来对架空导线的倾角进行检测，然而其存在的问题在于：众所周知，倾角传感器的测量原理是通过加速度来实现的，其存在的本质缺陷就是精度不是十分高，角度越大，精度就越差，对于一些特别高精度的传感器，其成本是相当高昂的，普通消费者根本无力承担。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够降低产品成本，同时又能够对架空线倾角进行测量的输电线路弧垂测量用倾角测量装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种输电线路弧垂测量用倾角测量装置，包括主测量支架，主测量支架上设置有用于与待测线缆同轴线相连的主测量支架线缆连接结构，主测量支架上设置有倾角测量器，倾角测量器包括测量器支架，测量器支架上转动装配有摆锤，测量器支架上还设有用于检测摆锤倾斜角度的倾角传感器，倾角测量器还包括用于检测所述摆锤相对所述测量器支架转动角度的摆锤编码器。

所述主测量支架包括与主测量支架线缆连接结构的轴线相垂直的主测量支架杆，所述测量器支架设置于所述主测量支架杆上。

主测量支架线缆连接结构包括至少一对沿所述主测量支架杆长度方向能够相对移动和向背移动的夹持头，夹持头具有用于与待测线缆的测量部位外周面夹持配合的夹持面。

夹持面为v形夹持面或弧形夹持面。

一对夹持头中的两个夹持头均为活动夹持头，主测量支架杆上转动装配有驱动丝杆，驱动丝杆与两个活动夹持头螺纹连接以驱动两个夹持头相对移动和向背移动。

主测量支架上设置有用于测量与对应挂点之间间距的挂点间距位移传感器。

所述挂点间距位移传感器为拉线位移传感器。

测量器支架上设置有用于对所述摆锤施加阻尼力的阻尼结构。

所述阻尼结构包括阻尼铜套，阻尼铜套的内孔中转动装配有摆动轴，所述摆锤安装于摆动轴的一端。

倾角测量装置还包括与所述主测量支架间隔布置的辅测量支架，辅测量支架包括与主测量支架杆并列布置的辅测量支架杆，辅测量支架杆上设置有用于与待测线缆相连的辅测量支架线缆连接结构，倾角测量装置还包括平衡杆，平衡杆的一端通过第一转动连接结构与主测量支架杆下端相连，平衡杆的另外一端通过第二转动连接结构与辅测量支架杆下端相连，第一转动连接结构处设置有第一编码器，第二转动连接结构处设置有第二编码器，测量器支架通过第一转动连接结构连接于主测量支架杆下端。

本发明的有益效果为：使用时，通过主测量支架线缆连接结构将主测量支架连接于待测线缆的相应部位，通过倾角测量器来对应线缆的倾角，其具体原理为：倾角传感器测量摆锤的倾角，摆锤编码器测量摆锤相对测量器支架的转动角度，测量时，摆锤自身受重力作用，是有保持竖直姿态的运动趋势，如果摆锤处于竖直姿态，那么倾角传感器的读数即为零（或90度），因为倾角传感器的原理是测量物体相对水平方向或竖直方向的角度，摆锤编码器的读数即为摆锤相对测量器支架的转动角度（使用时，测量器支架首先水平放置，此时摆锤相对测量器支架的转动角度为0度），但事实上，由于线缆的摆动，高空风力等其他复杂作用力作用，摆锤往往不是在竖直姿态，呈与竖直姿态有一定夹角的姿态，此时倾角传感器记录摆锤的倾角值，相当于为摆锤编码器找到一个计量零点，从而可以准确的获得待测线缆的倾角值，本发明中，倾角传感器只用于测量摆锤较小的倾角值，而非现有技术中直接去测量线缆的大倾角值，因此可以满足倾角传感器的小角度高精度的使用要求，这种满足小角度测量的倾角传感器的成本较低，通过摆锤编码器来测量摆锤相对测量器支架的转动角度，摆锤编码器具有测量准确，成本低的特点，利用两个传感器的结合来保证测量精度，同时降低产品成本。

附图说明

图1是本发明的实施例1的使用状态图；

图2是图1中主测量支架的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是图2的俯视图；

图5是图2的立体图；

图6是图2中主测量支架杆的结构示意图；

图7是图6的立体图；

图8是图2中倾角测量器的结构示意图；

图9是图8的b-b向剖视图；

图10是本发明的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

本发明中输电线路弧垂测量用倾角测量装置的实施例1如图1~10所示：包括间隔布置的主测量支架7和副测量支架3，主测量支架7包括使用时垂直于待测线缆的测量部位的主测量支架杆16，辅测量支架包括与主测量支架杆16并列布置的辅测量支架杆，主测量支架杆上设置有主测量支架线缆连接结构，辅测量支架杆上设置有辅测量支架线缆连接结构。在本发明中，辅测量支架杆与主测量支架杆的结构相同，现仅针对主测量支架杆的结构进行相应介绍，主测量支架杆通过以下方式保持与待测线缆的测量部位垂直，主测量支架线缆连接结构包括一对沿主测量支架杆长度方向能够相对移动和向背移动的夹持头12，一对夹持头中的两个夹持头具有朝向相对的夹持面18，各夹持面均为v形夹持面。两个夹持头均为与主测量支架杆导向移动配合的活动夹持头，主测量支架杆上转动装配有轴线沿主测量支架杆长度方向延伸的驱动丝杆17，驱动丝杆17的一端设置有手轮11，驱动丝杆17与两个活动夹持头螺纹连接以驱动两个活动夹持头相对移动和向背移动，活动夹持头构成了与驱动丝杆17配合的丝母结构。

主测量支架杆上设置有倾角测量器8，倾角测量器包括测量器支架13，测量器支架上转动装配有摆锤14，摆锤的转动轴线与待测线缆垂直，测量器支架13上还设有用于检测摆锤相对竖直方向（或水平方向）倾斜角度的倾角传感器34，倾角测量器还包括用于检测摆锤相对测量器支架转动角度的摆锤编码器35，摆锤编码器35为非接触式编码器。测量器支架上设置有用于对所述摆锤施加阻尼力的阻尼结构，阻尼结构包括阻尼铜套3，阻尼铜套3的内孔中转动装配有摆动轴29，摆锤14安装于摆动轴29的一端。测量器支架的支架侧板26上穿设有调节螺栓25，调节螺栓25与阻尼铜套28螺纹配合，这样旋转调节螺栓25，可以调整阻尼铜套28的轴向位置，从而调节阻尼铜套28与摆动轴29的配合长度，从而调节阻尼铜套对摆动轴的阻尼力。摆动轴的一端支撑于支撑件27上，摆锤安装于摆动轴的另外一端，支撑件27固定于支架侧板26上，测量器支架还包括与摆动轴支撑配合的摆动轴径向支撑板30，支撑件27与摆动轴径向支撑板30构成对摆动轴的两端支撑。阻尼结构有利于提高摆锤的稳定性，尽量减小摆锤竖向姿态下的摆动角度，使摆锤快速稳定下来。图中项33表示测量器侧板。

在本发明中，倾角测量装置还包括平衡杆6，平衡杆6的一端通过第一转动连接结构15与主测量支架杆16下端相连，平衡杆6的另外一端通过第二转动连接结构与辅测量支架杆下端相连，第一转动连接结构处设置有第一编码器10，第二转动连接结构处设置有第二编码器4，测量器支架13通过第一转动连接结构连接于主测量支架杆16下端，第一转动连接结构、第二转动连接结构的转动轴线与摆锤的转动轴线并列布置。由平衡杆6的存在，因此将主测量支架7和辅测量支架3连接成一个整体，有利于提高在有风环境中测量的稳定性。第一编码器检测第一转动连接结构相对主测量支架杆的转动角度，第二编码器检测第二转动连接结构相对辅测量支架杆的转动角度，最终读数时，摆锤编码器与倾角传感器的读数和再加上第一编码器与第二编码器的平均读数，即为主测量支架杆与竖直方向的夹角，而主测量支架所对应位置的线缆倾角与上述值互为余角，因此可以获得主测量支架所对应位置线缆的线缆倾角。主测量支架上设置有用于测量与对应挂点之间间距的挂点间距位移传感器，本实施例中的挂点间距位移传感器为拉线位移传感器。图中项1表示北斗定位器，用于确定两个挂点之间的间距。图中项5表示用于检测主测量支架、辅测量支架之间间距的位移传感器；项20表示供平衡杆穿装的平衡杆安装孔。

在a、b两个挂点间距固定，且高度差高度的情况下，距离a挂点一定距离的主测量支架位置的线缆倾角与a挂点的线缆倾角具有对应关系，因此只要检测到该位置的线缆倾角是否合格，就能确定a挂点的线缆倾角是否合格。图中项9表示测量主测量支架与挂点a之间间距的拉线位移传感器；项2表示待测线缆。

在本发明的其它实施例中：各夹持面还可以是弧形夹持面；当然主测量支架线缆连接结构、辅测量支架连接结构还可以不是两个活动头结构，比如说主测量支架连接结构包括一个夹子，通过夹子来实现将测量支架连接于线缆的对应部位，并保持主测量支架杆与线缆垂直；摆锤编码器还可以是接触式编码器；挂点间距位移传感器也可以不设。

倾角测量装置的实施例2如图10所示，实施例2与实施例1不同的是，在无风稳定环境中，无需使用平衡杆和辅测量支架，整个倾角测量装置仅包括一个主测量支架7，倾角测量器8的测量器支架13固定于主测量支架杆16下端。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。