复杂情况下架空输电线路交跨距离精确测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复杂情况下架空输电线路交跨距离精确测量方法，尤其涉及一种 测量人员难以到达交叉跨越点正下方区域或在交叉跨越点正下方树立塔尺（棱镜）难以观 察到的情况，当难以观测到交叉跨越点时进行的架空输电线路交跨距离精确测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济快速发展，对电力能源的需求不断增多，各级电压等级的架空输电 线路作为电力能源的最主要输送通道，与河流、电力线、电信线、铁路、高速公路（公路）、架 空索道、房屋、树木等交跨情况日益增多，线路通道环境日益复杂化。因此保证架空输电线 路在各类运行工况下导线与被跨越物的净空距离，是线路设计、施工和运行的重要工作之 一，是判定架空输电线路能否安全稳定运行的主要技术参数。并随着输电线路电压等级的 不断升高，对相关技术人员能够准确测量净空交跨距离数据提出了更高的要求。
[0003] 现有的测量方法，包括用绝缘绳直接测量、使用测高仪测量和使用经炜仪（全站 仪）进行测量。
[0004] 用绝缘绳直接测量：该方法是测量人员在输电导线和被跨越物交叉点处垂下绝缘 绳直接测量，该方法优点是简便实用。但该方法也存在下列两个方面的缺点：
[0005] (1)需要作业人员登塔走线到交叉跨越点测量，作业人员劳动强度大。停电作业时 若被交跨为带电线路，存在感应电，安全风险较大，若等电位进电场带电作业，需要做好带 电作业的各项安全措施，危险因素较多；
[0006] (2)作业人员仅能在交跨相导线有正上方相导线时才能使用，适用范围有限。并需 要两次分别测量该交跨相导线正上方相导线到被跨越物的距离和该交跨相导线的距离，并 取两者的差值才能测量出交跨导线与被交跨物的净空距离，否则作业人员在交跨导线上测 量，由于自重导线弧垂下降较多，将造成较大的测量误差，数据不可信。
[0007] 使用测高仪测量：测高仪测量交跨就是利用测高仪分别测出导线对地距离和被交 跨物的距离，然后取两者差值。测高仪由于携带使用方便，测量迅速，近年来在输电运检单 位广泛使用。但是由于它是利用导线反射仪器发出的超声波，仪器比较发射波和反射波的 相位差来测量导线对地距离。测量时受环境温度影响较大，一般适用于-5°c _+40°C，测量 范围小，一般不超过50米，测量时数据不稳定，误差较大。并且在测量多层导线时容易发生 混淆。这种测量方法不适用于需要制定施工技改方案策略的交跨测量，仅适用于交跨距离 的估测。
[0008] 使用经炜仪（全站仪）进行测量：主要是使用塔尺（棱镜），测出交叉跨越点的地 面投影点与仪器观测点的水平距离，同时测量出观测交跨导线和被跨越物的仰角，遥测悬 高取差值，即可得到净空交跨距离。这种测量方案测量精度较高，测量数值误差小，能为修 理技改方案制定提供技术支撑。但是仍然存在经炜仪测量要求较细致，测量时注意事项多， 否则会产生误差，不能用于高精度测量的问题。如在测量时应注意：一是在测量交跨仰角时 需要至少正反镜测量两次取平均值，减少测量误差；二是测量仪器放置位置应选择离交跨 测量点的距离为交跨线路对地距离的2-3倍左右，避免测量时仰角过大；另外要注意交跨 测量时及时使用红外测温仪精确测量导线温度。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种建立二维直角坐标系进行解析计算得到 OM的长度和Z AOM的角度值，从而找到交叉跨越方位，观察到交叉跨越点的复杂情况下架 空输电线路交跨距离精确测量方法。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0011] 为确保交叉跨越测量的准确性，应准确选取被交叉跨越物的交叉跨越点。
[0012] 被交跨物为高速公路（公路）、铁路，并且交跨点地面地势较好时，可直接目测选 取交跨线路交跨的路基两边缘点和中心点共计三点个作为交跨测量地面观测投影点，并最 终在三个交跨测量点测得三处交跨距离，选取其中最小值确定为最终交跨距离测量值。
[0013] 被交跨物为电力线路、通信线路，架空索道等，并且在交跨点预计区域地面地势交 跨较好，经炜仪观测通视的情况较好时，主要确定交跨点做法有，现场作业人员携带两根足 够长度的绳索（一般15-20米）分别在交跨线路和被交跨物垂直正下方平行铺开，两绳索 地面交跨点，并做好标记，即为交跨点的地面投影点。
[0014] 若被交跨物为房屋、河网，树木或电力线路、通信线路，架空索道等。此时测量人员 难以到达交跨点正下方区域或在交跨点正下方树立塔尺（棱镜）等难以观测到时，主要有 以下两种方法确定交叉跨越点。
[0015] 复杂情况下架空输电线路交跨距离精确测量方法，其特征在于：包括方法一和方 法二；
[0016] 方法一以下步骤：
[0017] SOl，在交跨线路和被交跨物垂直正下方分别选取两个观测参考点，交跨线路的两 个观测参考点从左到右编号为A、B，被交跨物的两个观测参考点编号从右到左为C、D，设经 炜仪位置编号为〇点，A、B连线和C、D连线的交叉跨越点为M点；则通过经炜仪测量可得 至Ij :0A = La ;0B = Lb ;0C = Lc ;0D = Ld ; Z AOB = a 1; Z AOC = a 2; Z AOD = α 3;
[0018] S02,建立二维直角坐标系XOY :设经炜仪的位置0点为二维直角坐标系的坐标原 点 0(0,0)，并以步骤 SOl 中的 OA 为 X 轴，可得 A(La，0) ;B(Lbcosa ^Lbsina Icaccosa2, Lbsin a 2)，D (Ldcos a 3, Ldsin a 3)，则可得：
[0019] 直线AB的函数为：
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[0029] 方法二包括以下步骤：
[0030] S03,在交跨线路和被交跨物垂直正下方分别选取两个观测参考点，交跨线路的两 个观测参考点从右到左编号为A、D，被交跨物的两个观测参考点编号从右到左为B、C，设经 炜仪第一位置编号为O1A，经炜仪第二位置编号为〇 2点，A、D连线和B、C连线的交叉跨越 点为M点；则通过经炜仪测量可得到：〇3 = La !O1B = Lb !O1O2= Lo ;02C = Lc ;02D = Ld ; Z AO1B = a 1； Z AO ^2= α 2； Z 0 !〇2C = α 3； Z 0 !〇2D = α 4；
[0031] S04,建立二维直角坐标系XO1Y和二维直角坐标系XO2Y :
[0032] 在二维直角坐标系XO1Y中设O1点为坐标原点0(0,0)，并以0 3为X轴，可得 A (La, 0) ;B (Lbcos a i，Lbsin a J ；02 (Locos α 2, Losin α 2)；
[0033] 在二维直角坐标系XO2Y设O2点为坐标原点0 (0,0)，并以0 A为X轴，可得 C2 (Lccos α 3, Lcsin a 3) ；D2 (Ldcos a 4, Ldsin α 4)；
[0034] (：2为C点在XO 2Υ中的坐标；02为D点在XO 2Υ中的坐标；
[0035] 将直角坐标系XO1Y沿直线O2O1平移距离Lo，使XO J和XO2Y原点重叠后，再逆时针 旋转角度（180- α 2) °，可得C点在直角坐标系XO1Y的坐标C1:
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[0043] 则可得：
[0044] 直线AD函数为：
[0045] 直线BC函数为：
[0052] ax，ay，bx，by，cx，cy，dx，dy分别代表A、B、C、D四点在直角坐标系XO1Y中的坐 标取值。
[0053] 所述平移的方法为同一平面内不同直角坐标系间的平移原理，使两直角坐标系原 点重合，然后旋转平移直角坐标系使两直角坐标系方向完全一致的平移方法
[0054] 所述经炜仪的位置与M点之间的距离为交跨线路对地距离的2~3倍。
[0055] 使用全站仪测量时，还需及时进行大气压设置修正，确保测量精度。
[0056] 计算最小净空交跨距离时还需测量线路的表面温度。
[0057] 所述交跨线路的表面温度的测量方法为使用红外测温仪测量。
[0058] 方法一通过建立二维直角坐标系XOY进行解析计算得到OM的长度和Z AOM的角 度值，从而找到交叉跨越方位，观察到交叉跨越点，实现交跨距离精确测量。
[0059] 方法二是在经炜仪一个观测点难以同时观测到所有四个（A、B、C、D)交叉跨越 观测参考点的情况下，可增设一个合适的经炜仪观测位置点，可通过建立二维直角坐标系 XO1Y和二维直角坐标系XO2Y，将C、D点在二维直角坐标系XO2Y的坐标转换到二维直角坐标 系XO1Y中，再进行解析计算得到O1M的长度和Z AO1M的角度值，从而找到交叉跨越方位，观 察到交叉跨越点，实现交跨距离精确测量。
[0060] 本发明在较复杂的观测情况下（如作业人员难以到达交跨点正下方区域或在交 跨点正下方树立塔尺（棱镜）难以观测到时），采用增设一个经炜仪观测位置基本能满足所 有较复杂情况的交跨位置准确测定和观测。对于更复杂的大跨越或观测障碍较多的情况， 均可按照上述方法二的工作原理继续增加经炜仪观测点，通过极坐标向直角坐标系转换的 原理和同一平面内不同直角坐标系间的相互转换的原理，实现从较远观测点坐标系上的坐 标逐级向初始观测点所在坐标系上转换，然后在同一直角平面坐标系内进行解析计算得到 OM的长度和Z AOM的角度值，从而找到交叉跨越方位，观察到交叉跨越点，实现交跨距离精 确测量。
[0061] 本发明提供的一种复杂情况下架空输电线路交跨距离精确测量方法，实现观测较 困难情况下的线路交跨距离的精确测量，为相关运维技术管理人员制定施工技改策略提供 重要技术支撑，提高线路安全运维精益化水平。
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