基于超声测距的线路弧垂测量

袁成瑞

济南钢铁集团有限公司能源动力厂

Based on Ultrasonic Distance Measuring Sag

Yuan chengrui

Energy Power Plant Of Jigang Group Co.,Ltd

摘要

随着高压线路建设的发展，对线路弧垂质量的要求越来越高。传统的弧垂测量方法存在测量过程烦琐，计算过程冗长，作业人员人身及财产安全受到威胁，精度极低等一系列缺点。本文所介绍的基于超声测距技术的弧垂测量，是利用导线可视为柔索的特点，利用超声雷达等测量工具测量出导线两杆塔之间任意一点的位置，计算导线的弧垂值。测得的弧垂数据可利用计算机软件的数据处理功能实现线路弧垂的综合管理。 关键词：超声测距，弧垂测量，数据处理

abstract

With the construction of high voltage transmission line development, quality requirements Sag rising. The traditional measurement methods sag measurement process cumbersome, lengthy calculation, the personal and property safety of operating personnel at risk, low accuracy and a series of shortcomings. This paper describes ultrasonic distance measurement technique based on measurement of sag is the flexible cable using cable can be regarded as the characteristics of radar, ultrasonic measuring tools to measure the wire at any point between the two pole positions, calculating the value of the wire sag. Measured sag data available computer software in data processing to achieve the integrated management of Sag.

Keywords：Ultrasonic Ranging ; Sag measurement ; Data Processing 1引言

随着高压线路建设的发展，对线路弧垂质量的要求越来越高。架空线上任一点的弧垂是指该点距两悬点连线的垂向距离，如无特别说明，通常我们所指的弧垂是指架空线的最大弧垂。弧垂是线路设计及运行维护中的重要参数之一。过去线路竣工验收及检修巡视时，随意抽几个紧线段观测计算就行了;为了与国际标准接轨，将要求每个紧线段均需进行详细观测计算。这样一来，导线弧垂的观测、计算的工作量就相当大。

随着超声雷达测距工具制作工艺的发展，其测量精度大大提高，测量方法越来越简单。便携式超声雷达测距仪可以方便的应用的导线弧垂测量、计算中，极大的减少弧垂测量、计算的难度。

1 弧垂测量、计算的集中常用方法

传统的导线弧垂测量方法主要有：档测中点角度法、弧度板观测法、档端角度法。其中驰度板观测法又分为平行西边形法和异长法。传统的测量方法主要是使用经纬化配合标尺或望远镜配合驰度板通过角度测量、视距测距以及望远镜目估弛度板读数来完成。其测量精度不仅受角度测量、目估读数的影响较大，而且测量过程烦琐，计算过程冗长。驰度板观测法虽然简洁，但人身及财产安全受到威胁，精度极低，所以新的测量手段的出现就是必然。

现在先进的线路弧垂实时测量技术有通过导线应力、倾角、温度或通过图像辨识测量弧垂。但是这种技术有不成熟且技术原理复杂，受环境影响大，一次投入成本过高的缺点。

2 利用超声测距技术测量导线弧垂 2.1测量原理及计算公式推导

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线或抛物线方程来计算。本文采用抛物线方程计算,虽精度略差但计算较简单,误差在工程允许范围内。

图1：利用超声雷达测量导线弧垂原理图

根据图1可知：

导线两悬点的连线方程为

mxny..................................................................1 导线实际路径的方程为：

ax2bxcy..............................................................2

由图1可求得：

nch1....................................................................3

ah3l1lh2.................................................................4 22l1lll1h2h3...................................................................5 l1lh2h1..................................................................6 lbm同样可得到弧垂的计算方程为：

(mb)xax2y............................................................7

线路弧垂的计算公式为：

fymax(mb)2...........................................................8

4a2.2测量方法：

由公式3、4、5、6、7、8可知，如果想求得弧垂直f，只要知道h（导线悬点1对基准面的高度）、h2（导线悬点2对基准面的高度）、h3（导线任意一点的A对基准面高度）、

l（档距）和l1（导线A点距离基准杆塔的距离）就可以了。其中h、h3、通过线路的设计、建设图纸可以查到。在实际测量、计算线路弧垂时，只需测量出h3(导线任意一点A的高度）和1（导线A点距离基准杆塔的距离）就可以了。

ll2.3超声测距仪器现状

我公司现在使用爱尔兰生产的600E系列架空线测高仪，具有操作简单，体积小，使用方便，受海拔影响小、温度自动补偿的特点。

3 数据后期处理。用计算机实现数据计算、分析、输出和存档

根据前面的分析计算，我们编写了适合于计算机计算的程序模块。在该程序模块中，一次性输入所需数据后，点击计算按钮即可同时计算出观测弧垂值、标准弧垂、误差值。

根据计算出的实际弧垂和标准弧垂，经过数据分析可以得出弧垂是否合理。一般实际观测弧垂值在标准弧垂的97. 5% —102. 5%范围之内认为是合理的。否则就得检查弧垂超出允许范围的原因。

数据存档是弧垂管理另一个重要措施。它一方面便于日后的数据分析;另一方面可减少重复输入。

4结论（超声测距技术用于弧垂测量的优缺点）： 4.1 计算准确度高

本文介绍的利用超声测量导线弧垂的方法，在实际应用中需要测量的数据仅有两个，且测量方法都比较简单。现在通用的超声雷达测量仪器为数字显示方式，误差极小。通过本文介绍的方法，弧垂计算准确率高达99%以上。

4.2 计算效率高

将测量到的数据输入计算机，可以方便快捷的计算出线路弧垂。

4.3 费用少，节约成本

测量弧垂需要的测量设备仅有一把卷尺和一个超声雷达测距仪

4.4 测量方法简单

实际测量中不需要登杆测量，消除了登杆作业带来的风险。对于作业人员的操作水平要求也不高。

4.4 缺点

本文介绍的弧垂测量方法仅适用于h3和l1值容易获得地区。对于架设地形复杂的线路（测量h3和l1值困难的区域），用本文所介绍的方法计算线路弧垂有一定的困难。

引用文献：

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[4]陈建龙. 全站仪测量导线弧垂的一种方法[J]甘肃科技. 2002; 26