一种架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法

本发明涉及输电线路工程架线施工领域，特别涉及一种架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法。

背景技术：

1、当使用接触式的测量方法，测量架空输电线路导线长度时，通常是依据导线穿过接触滑轮，带动滑轮旋转的角度大小，进而计算得出导线的长度大小。目前，多采用的方法为利用传感器对定长滑轮旋转周数的计数，得到已展放导线的长度大小。但这种方法较为粗糙，与定长滑轮的周长有关，存在较大的误差。同时，在进行测量的过程中，还易存在导线抖动、摩擦打滑等因素的干扰。因此，需要一种新型的能在施工过程中使用的导线长度接触式测量装置及精确测量方法，以提高导线长度测量精度，并尽可能的消除各项干扰。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法，适用于架线施工输电线路导线展放过程中的导线长度测量，解决现有接触式测量方法精度不足及易受干扰的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种架空输电线路导线长度接触式测量装置，包括安装架，安装架上设有上滑轮和下滑轮，导线设置在上滑轮和下滑轮之间，导线上侧设有定长滚轮，定长滚轮的转轴上设有光电编码器。

3、优选的方案中，所述下滑轮安装在移动架上，移动架底部设有拉动杆，安装架下端设有底座，底座上设有滑动筒，拉动杆穿过滑动筒，拉动杆下端设有拉环，拉动杆上穿设弹簧，弹簧设置在滑动筒和移动架之间。

4、优选的方案中，所述光电编码器与主控cpu连接，电池组对光电编码器和主控cpu进行供电，主控cpu与无线数据传输芯片连接。

5、本发明还提供一种架空输电线路导线长度的测量方法，包括如下步骤：

6、步骤一、当开始测量时，首先设置速度的初始值xk-1；

7、步骤二、随后对k-1时刻的转速值或设置的初始值进行处理得到最优预测值

8、步骤三、判断属于高速阶段还是低速阶段，高速阶段时使用脉冲计数法，低速阶段时使用时钟计数法，计算后便得到了测量值yk；

9、步骤四：根据yk可以得到新的xk，将xk作为新的xk-1进行迭代，进而可以求出导线展放的实时速度；

10、步骤五、求出导线的展放长度。

11、优选的方案中，所述步骤二和步骤三中，对测量系统做如下建模：

12、系统方程：xk＝ak·xk-1+bk-1·uk-1+wk-1                   (1)

13、预测方程：yk＝hk·xk+vk                         (2)

14、式中下标k，表示k时刻，xk表示为k时刻的预测参数，在本系统中表示为编码器转速的预测值，即x＝[ω]；yk为k时刻的预测值，即由脉冲计数法或时钟计数法得到的转速ak和hk分别为k时刻转速的状态转移矩阵和转速预测值的测量转移矩阵，本系统中均取为1，wk和vk分别是系统运行过程和装置测量过程中产生的噪声；

15、bk，uk为本系统在k时刻的状态参数控制矩阵，则bk-1和uk-1表达如下：

16、

17、uk-1＝tk-tk-1                            (4)；

18、利用系统模型，基于k-1时刻的状态，预测得到k时刻状态的预测值为：

19、

20、式中xk-1为k-1时刻的转速值或设置的初始值；

21、为消除噪声干扰，更新所对应的误差协方差矩阵为：

22、

23、式中，pk-1为xk-1状态的误差协方差阵；qk-1为系统运行过程中产生的噪声wk的非负定方差矩阵。

24、优选的方案中，所述步骤四中，结合预测值和测量值，得到k时刻的预测值xk为：

25、

26、式中，kk为过程增益值，

27、更新xk对应的误差协方差阵pk为：

28、

29、当系统进入k+1状态，pk就是步骤三中的pk-1，因此，只要给定初始值x1和p1，算法可以自回归运算下去，结合时刻测量值yk，就可以递推得到k时刻的预测值xk。

30、优选的方案中，所述步骤五中，脉冲计数法测量时，导线长度表示为：

31、

32、时钟计数法测量时，导线长度表示为：

33、

34、本发明提供的一种架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法，具有以下有益效果：

35、1、本发明提供了一种新型架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法，解决了现有接触式测量导线长度方法中所面临的精度不足及易受各种干扰等问题，提高了测量精度，满足实际工程需要。

36、2、本发明通过与电子元器件相结合，挺高测量精度，并结合电子元器件的特性，根据导线的展放速度选择在低速展放阶段使用时钟计数法，高速阶段选用脉冲计数法，最大程度的降低测量误差，提高测量准确度。

37、3、本发明提出一种新型架空输电线路导线长度的测量方法，通过根据初始值和实际观测值相结合，最大程度的进行考虑多方因素，并通过建立系统观测模型，消除相互作用之间的影响，来提高测量的准确度。

技术特征：

1.一种架空输电线路导线长度接触式测量装置，其特征在于，包括安装架(1)，安装架(1)上设有上滑轮(2)和下滑轮(3)，导线(4)设置在上滑轮(2)和下滑轮(3)之间，导线(4)上侧设有定长滚轮(5)，定长滚轮(5)的转轴上设有光电编码器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路导线长度接触式测量装置，其特征在于，所述下滑轮(3)安装在移动架(15)上，移动架(15)底部设有拉动杆(7)，安装架(1)下端设有底座(8)，底座(8)上设有滑动筒(9)，拉动杆(7)穿过滑动筒(9)，拉动杆(7)下端设有拉环(10)，拉动杆(7)上穿设弹簧(11)，弹簧(11)设置在滑动筒(9)和移动架(15)之间。

3.根据权利要求1所述的一种架空输电线路导线长度接触式测量装置，其特征在于，所述光电编码器(6)与主控cpu(12)连接，电池组(13)对光电编码器(6)和主控cpu(12)进行供电，主控cpu(12)与无线数据传输芯片(14)连接。

4.一种架空输电线路导线长度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种架空输电线路导线长度的测量方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中，对测量系统做如下建模：

6.根据权利要求4所述的一种架空输电线路导线长度的测量方法，其特征在于，所述步骤四中，结合预测值和测量值，得到k时刻的预测值xk为：

7.根据权利要求4所述的一种架空输电线路导线长度的测量方法，其特征在于，所述步骤五中，脉冲计数法测量时，导线长度表示为：

技术总结
本发明提供一种架空输电线路导线长度接触式测量装置及测量方法，该测量装置包括安装架，安装架上设有上滑轮和下滑轮，导线设置在上滑轮和下滑轮之间，导线上侧设有定长滚轮，定长滚轮的转轴上设有光电编码器。该测量装置及测量方法适用于架线施工输电线路导线展放过程中的导线长度测量，解决现有接触式测量方法精度不足及易受干扰的问题。

技术研发人员：唐波,李恒博,尚智宇,刘任,苏展,吴飞,曾继皓,黄紫维,刘婵媛,李逸峰,蔡晨林
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16