一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路智能化巡檢技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取架空線路塑蠕伸長 后參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 架空線路電力線常由多股鋼線、鋁線絞制而成，由于其結(jié)構(gòu)的特點，電力線不是完 全的彈性體，在受力后除產(chǎn)生彈性伸長外，還產(chǎn)生永久性塑性伸長和蠕變伸長。大部分塑蠕 伸長在線路運行后逐漸放出，增加了檔內(nèi)線長，引起弧垂增大和應力減小。在規(guī)劃設(shè)計時， 雖然已經(jīng)基于電力線理論強度，特殊工況，計算了電力線應力及安全系統(tǒng)，但是由于實際運 行工況復雜多變，尤其是受間斷性高溫輸電的影響，加速了架空線路電力線的塑蠕變形，導 致了電力線實際運行應力可能超出設(shè)計安全值，長期受外力侵蝕發(fā)生老化、劣化，造成架空 線路斷線、倒塔等安全事故。
[0003]目前獲得電力線蠕變后參數(shù)的主要手段是由試驗獲得蠕變曲線，再根據(jù)蠕變曲線 預計電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)。此種方法雖然能夠獲得電力線蠕變后參 數(shù)，但仍存在以下幾點問題有待于進一步解決，包括：
[0004] 1)受到測量設(shè)備、操作人員熟練程度等方面的影響，試驗結(jié)果可能存在不可信的 情況，需要進一步地研究影響試驗結(jié)果的因素及其作用機理，篩選可信值加以利用。
[0005] 2)我國設(shè)計規(guī)程規(guī)定：導、地線架設(shè)后的塑性伸長應按廠家提供的數(shù)據(jù)或通過試 驗確定，但只根據(jù)部分試驗數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗對塑性伸長給出粗略的范圍，使得對電力線塑 蠕后參數(shù)的測量缺少統(tǒng)一的標準。
[0006] 3)現(xiàn)有方法是通過試驗模擬自然環(huán)境下的電力線獲得蠕變曲線，再根據(jù)蠕變曲線 預計電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)。但自然界的環(huán)境復雜，無法通過試驗方法 對受到極端自然災害和人為外力破壞后的電力線進行模擬，因而難以預測電力線的塑蠕特 性，因此現(xiàn)有的電力線塑蠕伸長后的參數(shù)識別方法不具有適用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實施例提供了一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法，通過本發(fā)明方法 獲得的測量數(shù)據(jù)可信度高，使得對電力線塑蠕后參數(shù)的測量具備了統(tǒng)一的標準，并且本發(fā) 明方法具有適用性。包括：
[0008] 擬合瞬時工況條件下的機載激光探測與測量LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到瞬時工況條件 下電力線的最大弧垂；
[0009] 依據(jù)電力線的最大弧垂和最低點應力的關(guān)系，根據(jù)瞬時工況條件下的電力線的最 大弧垂，計算得到瞬時工況條件下的電力線的最低點應力；
[0010] 依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時工況條件下的電力線的最低點應力，計算 得到待求工況條件下的電力線的最低點應力；
[0011] 根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點應力，電力線懸鏈線方程，機載激光 探測與測量LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線。
[0012] 在一個實施例中，所述電力線的最大弧垂和最低點應力的關(guān)系表達式如下：
[0013]
[0014] 其中，f為電力線的最大弧垂，m;
[0015] 。。為電力線最低點應力，MPa ;
[0016] g為電力線的比載，N/m. mm2;
[0017] 1 為檔距，m。
[0018] 在一個實施例中，所述電力線狀態(tài)方程按照如下公式計算：
[0019]
[0020] 其中，gni為瞬時工況條件下的電力線的比載，N/m. mm2;
[0021] gnS待測工況條件下的電力線的比載，N/m. mm2;
[0022] 為瞬時工況條件下的溫度，°C ;
[0023] tn為待測工況條件下的溫度，°C ;
[0024] 。"為瞬時工況條件下的電力線的最低點應力，MPa ;
[0025] 〇 A待測工況條件下的電力線的最低點應力，MPa ;
[0026] α為電力線的膨脹系數(shù)，1/°C ;
[0027] E為電力線的彈性系數(shù)，MPa ;
[0028] 1 為檔距，m。
[0029] 在一個實施例中，所述根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點應力，電力線 懸鏈線方程，機載激光探測與測量LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線，按照 如下公式計算：
[0030]
[0031] 其中，X為電力線的橫坐標，m;
[0032] y為電力線的縱坐標，m ;
[0033]。。為電力線最低點應力，MPa ;
[0034] g為電力線的比載，N/m. mm2。
[0035] 本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，通過擬合瞬時工況條件下的機載激光探測與測量 LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到瞬時工況條件下電力線的最大弧垂；依據(jù)電力線的最大弧垂和最低 點應力的關(guān)系，根據(jù)瞬時工況條件下的電力線的最大弧垂，計算得到瞬時工況條件下的電 力線的最低點應力；依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時工況條件下的電力線的最低點 應力，計算得到待求工況條件下的電力線的最低點應力；根據(jù)得到的待求工況條件下電力 線的最低點應力，電力線懸鏈線方程，機載激光探測與測量LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到待求工況 條件下電力線曲線，可以達到如下有益技術(shù)效果：
[0036] (1)不會受到測量設(shè)備、操作人員熟練程度等方面的影響，獲得的測量數(shù)據(jù)可信度 尚；
[0037] (2)使得對電力線塑蠕后參數(shù)的測量具備了統(tǒng)一的標準；
[0038] (3)不需要對自然環(huán)境下的電力線進行模擬，通過本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案 可以獲得受到極端自然災害和人為外力破壞下的電力線塑蠕后的參數(shù)，本發(fā)明實施例提供 的技術(shù)方案具有適用性。
[0039] (4)可以根據(jù)工程需要，設(shè)置待求工況，求取電力線曲線方程，得到不同工況條件 下，電力線最大弧垂、最低點應力，電力線曲線等信息，為了解架空線路覆冰、大風、高溫等 工況條件下，輸電線路運行狀況，做好線路巡檢、安全隱患排查、重大活動保電等工作提供 了有力的技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0040] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0041] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法流程圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明實施例提供的一種懸掛點等高的電力線弧垂應力模型示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式和附圖，對 本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對本發(fā)明的限定。
[0044] 現(xiàn)有的架空線路塑蠕伸長后的參數(shù)預測方法一般采用試驗的方法，這種試驗方法 由于受到測量設(shè)備和操作人員熟練程度等方面的影響，會存在試驗結(jié)果不可信的情況；只 根據(jù)部分試驗數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗對塑蠕伸長后參數(shù)給出粗略的范圍，使得對架空線路塑蠕伸 長后參數(shù)的測量缺少測量標準；該試驗方法通過模擬自然環(huán)境下的電力線獲得蠕變曲線， 再根據(jù)蠕變曲線預計電力線的蠕變特性，得到電力線蠕變后參數(shù)，但當電力線受到極端自 然災害和人為外力破壞后，通過該試驗方法無法對電力線進行模擬，使得塑蠕特性難以預 測，因此該試驗方法是不適用的。如果可以提出一種不受測量設(shè)備和操人員熟練程度影響， 對塑蠕伸長后參數(shù)的測量具有一個統(tǒng)一標準，且在不同工況條件下均能夠使用的預測方 法，則能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。基于此，本發(fā)明提出一種獲取架空線路塑蠕伸長 后參數(shù)的方法。
[0045] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種獲取架空線路塑蠕伸長后參數(shù)的方法流程圖；如 圖1所示，該方法包括：
[0046] 步驟101 :擬合瞬時工況條件下的機載激光探測與測量LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到瞬時 工況條件下電力線的最大弧垂；
[0047] 步驟102 :依據(jù)電力線的最大弧垂和最低點應力的關(guān)系，根據(jù)瞬時工況條件下的 電力線的最大弧垂，計算得到瞬時工況條件下的電力線的最低點應力；
[0048] 步驟103 :依據(jù)電力線狀態(tài)方程，根據(jù)得到的瞬時工況條件下的電力線的最低點 應力，計算得到待求工況條件下的電力線的最低點應力；
[0049] 步驟104 :根據(jù)得到的待求工況條件下電力線的最低點應力，電力線懸鏈線方程， 機載激光LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到待求工況條件下電力線曲線。
[0050] 具體實施時，步驟101的可以采取如下方法進行，首先通過機載激光探測與測量 LiDAR在設(shè)定的瞬時工況條件下采集點云數(shù)據(jù)，對LiDAR點云數(shù)據(jù)進行擬合，采用基于不規(guī) 則三角網(wǎng)加密（TIN)的濾波方法，將原始LiDAR點云數(shù)據(jù)分類成地面點與非地面點；其次根 據(jù)電力線走廊狹長范圍內(nèi)主要地物類型為植被和電力線，且架空線路點在局部小面積區(qū)域 里的高程基本相同的特性，運用角度濾波方法，將非地面點分離為植被點和電力線點；再次 利用二維Hough變化，從電力線點中獲取電力線條數(shù)，判斷每個電力線點的歸類，對單條電 力線進行曲線擬合，得到點云掃描時刻的電力線。
[0051] 具體實施時，步驟102中提到的電力線的最大弧垂和最低點應力的關(guān)系，在本發(fā) 明實施例中具體的指的是懸掛點等高情況下的電力線的最大弧垂和最低點應力的關(guān)系。
[0052] 將電力線懸掛曲線上任意一點至兩懸掛點連線在鉛直方向上的距離稱為該點的 弧垂。一般所說的弧垂，均指檔內(nèi)最大弧垂（除了特別說明外）。
[0053] 如圖2所示，懸掛點為A和B，OA的距離為la，OB的距離為lb，在懸掛點等高的條 件下，依據(jù)電力線懸鏈線方程：
[0054]
⑴
[0055] 其中，ch表示雙曲余弦函數(shù)。
[0056] 假設(shè)其作用在電力