一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法技术

本发明专利技术涉及一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法。具体涉及这样一种方法，它在超高压架线施工紧线作业过程中，当实时弧垂超过安全值范围时发出预警信号。本发明专利技术将基于应力弧垂曲线设计一套高电压输电线路紧线预警方法，该方法采用张力传感器监测拉线过程中的导线应力，通过应力弧垂关系曲线分析拉线过程中的实时导线弧垂，通过与由相关规程要求给出的弧垂安全值进行比较，做出安全与否的判断，在实时弧垂超过安全值范围的情况下发出预警信号。同时，系统在首末两端设置的传感器也会将实时轴向拉力数据传给上位机，并将两个拉力数据水平分量作差，如果发现两端拉力变化相差较大，也会发出预警信号。

A Precise Location-based Early Warning Method for High Voltage Transmission Line Construction Tightness

The invention relates to an early warning method for high voltage transmission line construction tightness based on accurate positioning. Specifically, it involves such a method that in the process of tightening operation of ultra-high pressure line erection construction, when the real-time sag exceeds the safety value range, it sends out early warning signals. The present invention will design a set of early warning method for high voltage transmission line tightness based on stress sag curve. The method uses tension sensor to monitor the wire stress in the process of wire drawing, and through the stress sag curve to analyze the real-time wire sag in the process of wire drawing. By comparing with the sag safety value given by relevant regulations, the safety is judged and the real-time sag is obtained. Send out warning signal when exceeding the safety value range. At the same time, the sensor set at the end of the system will also transmit real-time axial tension data to the upper computer, and make a difference between the horizontal components of the two tension data. If it is found that the tension changes between the two ends are quite different, the early warning signal will also be sent.

【技术实现步骤摘要】
一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法
本专利技术涉及一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法。具体涉及这样一种方法，它在超高压架线施工紧线作业过程中，当实时弧垂超过安全值范围时发出预警信号。
技术介绍
在超高压输电线路的设计以及紧线施工作业过程中，导线的应力与弧垂的大小对输电线路的安全供电以及运行至关重要。架空线的应力过大,会对杆塔、横担以及绝缘子串产生过大的拉力,超过最大许用应力时可能发生断线或者倒塔事故；而过大的弧垂可能会与低处的某些导体或其他物体接触,产生相地短路引发停电事故。可以看出，架空线的弧垂应力过大或者过小都会带来许多安全隐患。架空线在运行的过程中，由于各种因素会导致线长的变化，这个变化一般很微小，但是会造成弧垂和应力很大的改变。因此合理地设计架空线的弧垂，对保证超高压输电线路的安全稳定运行非常重要。架空线运行过程中的导线应力应保证无论气象条件怎样变化，都不超过最大许用应力。而在整个架线施工过程中，紧线耐张段较高悬挂点处的应力是架空线应力最大值。传统的紧线观测档原则是：在耐张段的连续档内，应选择一个适当档距作为观测弧垂；选择的条件宜为整个耐张段的中间或接近中间的较大弧垂,并且以悬挂点高差较小者作为观测弧垂；若在一个耐张段的档数为7-15档时，应在两端分别选择两个观测档；15档以上的耐张段，应分别选择三个耐张段。目前在输电线路的紧线作业过程中，主要存在以下四个问题：一是当前配电网输电线路的紧线施工过程中，基本上都是根据施工人员的经验进行紧线操作的。虽然这样做方便快捷，但是判断失误造成的后果却很严重，因为在输电线路中架空线的弧垂值的大小非常重要，过大或过小的弧垂都会造成严重的后果。如果不对拉线过程中的弧垂进行准确监控，极有可能出现拉线绷断，导致铁塔、导线和人员安全问题。二是在常规张力架线工程紧线施工作业过程中，都是通过设立观测点计算观测弧垂来控制架线应力的大小，但是观测或计算存在不可避免的误差，在有些情况下甚至无法观测。三是现有的研究对超高压输电线路缺少精确的仿真，在具体的施工项目中无法精确地计算出输电线路张力架线施工过程中架空线各点的张力大小。所以在具体的工程项目中，架线施工主要根据施工人员的经验来进行，给架线工程的质量和安全带来了不少隐患。四是当前的架线施工中，对放线处和紧线处的应力值关系缺少分析，如果中间滑动线夹发生堵死，放线处应力值变化和紧线处应力值变化不同步，导致紧线过程一直进行最后发生断线事故。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术将基于应力弧垂曲线设计一套高电压输电线路紧线预警系统，该系统采用张力传感器监测拉线过程中的导线应力，通过应力弧垂关系曲线分析拉线过程中的实时导线弧垂，通过与由相关规程要求给出的弧垂安全值进行比较，做出安全与否的判断，在实时弧垂超过安全值范围的情况下发出预警信号。同时，系统在首末两端设置的传感器也会将实时轴向拉力数据传给上位机，并将两个拉力数据水平分量作差，如果发现两端拉力变化相差较大，也会发出预警信号。为实现上述目的，本专利技术提供了一系列设备和方法用于测量和分析应力与弧垂的关系，具体布置如下：本专利技术在首端放线处设置一组复合传感器，包含张力传感器和角度传感器；在连续档中寻找最大档距的两个直线杆塔，在两杆塔靠近最大档距侧各设置一组复合传感器，包含有改进型压力传感器，位移传感器以及精确定位系统。本专利技术在首末两端设置的传感器用于测量放线和紧线的拉力变化，这种变化是通过接收到的两端水平应力差值来反映的。而每个传感器本身测量的轴向应力也具有一定参考值范围。本专利技术在档距最大两侧直线杆塔近最大档距侧设置的两组复合传感器，用于测量轴向应力，获得导线悬挂点的三维位置以及导线悬挂点两端与水平的角度。这些数据通过处理无线传递到系统终端，计算分析得到最大档距之间的弧垂高度。该高度将随紧线过程动态变化，可以监测弧垂高度的变化，指导施工人员完成紧线任务。本专利技术主要适用于连续档中包含的档数为5-9档的输电线路紧线工程，如果档数高于9档，则设置至少2个观测档，每个观测档增加两组传感器。方法包括：监测连续档放线和紧线应力，并测量连续档最大档距两悬点处应力，任意发生以下两种判断结果均判定发生故障：判定一，即首末两端应力判定：根据放线和紧线水平应力大小判断是否接近拉断应力，根据二者水平分量之差的变化情况判断拉线过程是否遭遇故障；判定二，即最大档距弧垂值判定：弧垂与档距之比小于0.2～0.3时，根据最大档距的最低点水平应力计算最大连续档弧垂；弧垂与档距之比大于0.2～0.3时，对连续档内所有档距进行分析；根据首末两端应力和最大档距弧垂值的联合判据，判断是否在安全值范围。根据首末两端应力和最大档距弧垂值的联合判据，目的在于从导线应力和弧垂两个方面来对紧线过程进行监测。应力监测设备置于首末两端是因为以往多次事故发生末端紧线的位置。弧垂监测是本系统的关键，其大小对输电线路的安全供电以及运行至关重要。在上述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，弧垂与档距之比的判断阈值为0.25。在上述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，采用复合传感器监测连续档放线和紧线应力，包括：分别置于线路首段放线处和线路末端紧线处的应力传感器和倾角传感器，获得应力数据可直接和线路参考应力值作比较，超出参考值则发出预警信号；二者水平应力之差可由轴向应力的水平分量作差求得。依据这个差值的变化，当变化超出安全值范围时，很有可能是连续档线路紧线过程遭遇阻塞，系统因此发出预警信号。在上述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，采用复合传感器测量连续档最大档距两悬点处应力时，弧垂与档距比值在0.25以下时，观测档要求安排在最大档距处，具体是：参考模型为斜抛物线情况下，架空线的比载沿斜档距均匀分布。最大弧垂与档距的平方成正比，所以其他条件相同，档距越大弧垂越大，通过测量最大档距的弧垂，使其满足设计要求则能保证连续档其他位置弧垂满足要求；任一点弧垂与高差h没有直接关系，因此对于同样大小的档距，在档距中央弧垂相等的情况下，等高悬点和不等高悬点架空线对应点的弧垂相等。如果最大弧垂在安全值范围，则连续档所有弧垂均满足设计要求，紧线过程可以继续进行。最大档距最低处水平应力由以下公式计算：式中，σ0为最大档距最低处水平应力，σA，σB为最大档距两侧近最大档距侧悬点轴向应力，θA，θB为两轴向应力与水平方向的夹角。应力与弧垂的关系，由最大弧垂公式：式中，l,γ,σ0,β分别为档距，线路比载，线路最低处水平应力，斜档距与水平面的夹角。在上述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，采用复合传感器测量连续档最大档距两悬点处应力时，弧垂与档距比值在0.25以上时，对连续档内所有档距进行分析：优先选择整个耐张段的中间或接近中间的较大弧垂作为备用观测档；相同高差的，选择档距最大的一档作为备用观测档，相同档距的，选择高差最小的一档作为备用观测档。对于不同档距不同高差。这种筛选并不能筛选出唯一的一组，但是从剩下的备用观测档选择出最后的观测档，只需要代入前述悬链线公式最大弧垂几个备选档的数据，通过比较大小得出最后的观测档。在上述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，联合判据是当首本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，其特征在于，包括：监测连续档放线和紧线应力，并测量连续档最大档距两悬点处应力，任意发生以下两种判断结果均判定发生故障：判定一，即首末两端应力判定：根据放线和紧线水平应力大小判断是否接近拉断应力，根据二者水平分量之差的变化情况判断拉线过程是否遭遇故障；判定二，即最大档距弧垂值判定：弧垂与档距之比小于0.2～0.3时，根据最大档距的最低点水平应力计算最大连续档弧垂；弧垂与档距之比大于0.2～0.3时，对连续档内所有档距进行分析；根据首末两端应力和最大档距弧垂值的联合判据，判断是否在安全值范围。

【技术特征摘要】
1.一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，其特征在于，包括：监测连续档放线和紧线应力，并测量连续档最大档距两悬点处应力，任意发生以下两种判断结果均判定发生故障：判定一，即首末两端应力判定：根据放线和紧线水平应力大小判断是否接近拉断应力，根据二者水平分量之差的变化情况判断拉线过程是否遭遇故障；判定二，即最大档距弧垂值判定：弧垂与档距之比小于0.2～0.3时，根据最大档距的最低点水平应力计算最大连续档弧垂；弧垂与档距之比大于0.2～0.3时，对连续档内所有档距进行分析；根据首末两端应力和最大档距弧垂值的联合判据，判断是否在安全值范围。2.根据权利要求1所述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，其特征在于，弧垂与档距之比的判断阈值为0.25。3.根据权利要求1所述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，其特征在于，采用复合传感器监测连续档放线和紧线应力，包括：分别置于线路首段放线处和线路末端紧线处的应力传感器和倾角传感器，获得应力数据可直接和线路参考应力值作比较，超出参考值则发出预警信号；二者水平应力之差可由轴向应力的水平分量作差求得；依据这个差值的变化，当变化超出安全值范围时，很有可能是连续档线路紧线过程遭遇阻塞，系统因此发出预警信号。4.根据权利要求1所述的一种基于精确定位的高压输电线路施工紧线预警方法，其特征在于，采用复合传感器测量连续档最大档距两悬点处应力时，弧垂与档距比值在0.25以下时，观测档要求安排在最大档距处，具体是：参考模型为斜抛物线情况下，架空线的比载沿斜档距均匀分布；最大弧垂与档距的平方成正比，所以其他条件相同，档距越大弧垂越大，通过测量最大档距的弧垂，使其满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乃文，陶劲松，付啸，舒杨，裴泽，郑涛，徐海宁，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司中超建设管理公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42