一種基于全站儀的檔側導線弧垂觀測方法技術

本發明專利技術公開了一種基于全站儀的檔側導線弧垂觀測方法，適用于采用全站儀在輸電線路檔距外側進行的導線弧垂觀測。將全站儀架設在檔距外側，利用免棱鏡功能分別測量導線在第一桿塔、第二桿塔掛點的高差；通過觀測點和兩桿塔掛點的投影所組成的平面三角形，測量得到第一平距與第二平距。根據幾何原理計算投影三角形內角與檔距長度，進而確定檔距中點位置。計算出觀測點至檔距中點的長度，乘以全站儀仰角的正切值得到檔距中點導線高差；將第一高差與第二高差的平均值減去檔距中點導線高差后即得到導線的弧垂。本發明專利技術較傳統弧垂測量方法具有任意選址、精確性高、操作簡單等特點，可用于特高壓輸電線路施工、架空傳輸線工程施工、測控技術與儀器等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種弧垂觀測方法，特別是一種架空輸電線路導線弧垂觀測方法。
技術介紹
架空線由桿塔支持實現在空中的連接，其中彎曲最大的部位稱為弧垂，造成弧垂出現的因素有很多，例如大氣溫度、傳輸容量、導線應力、環境因素等。在架空線路施工過程中，觀測導線弧垂是緊線工作的一個重要步驟，導線弧垂的精確度直接影響著送電線路的安全運行，而送電線路的安全運行是保證整個電網穩定的重要條件。觀測弧垂的方法很多，可它們的適用性和特點各不相同：導線緊線時通常采用經緯儀觀測弧垂，有檔端角度法、檔外角度法和檔內角度法三種觀測方法，均需利用輔助工具，同時需要對觀測進行復雜的計算，操作較為不便。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于全站儀的架空輸電線路導線弧垂觀測方法，解決傳統弧垂觀測中的地域限制與計算復雜等技術問題。本專利技術是這樣實現的：所述方法包括：以全站儀觀測點所在高度作為檔距的水平位置，通過全站儀確定第一桿塔與第二桿塔的檔距中點、導線上弧垂最大的點，并得到這兩點之間的距離，設為檔距中點導線高差；測量第一桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第一高差；測量第二桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第二高差；計算第一高差與第二高差的平均值，減去檔距中點導線高差后得到導線的弧垂。所述全站儀架設在第一桿塔與第二桿塔的檔距的外側。所述第一高差、第二高差由全站儀的免棱鏡功能測定。所述檔距中點導線高差由全站儀觀測點到檔距中點的距離乘以全站儀仰角的正切值得到。所述導線上弧垂最大的點由以下步驟確定：從第一桿塔的導線掛點出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第一掛點投影；從第二桿塔的導線掛點出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第二掛點投影；測量全站儀觀測點至第一掛點投影的距離，設為第一平距；測量全站儀觀測點至第二掛點投影的距離，設為第二平距；測量第一平距所在邊與第二平距所在邊之間的夾角大小，設為水平角；根據余弦定理計算第一掛點投影與第二掛點投影之間的距離；根據正弦定理計算第一平距所在邊與檔距所在邊的夾角的大小、第二平距所在邊與檔距所在邊的夾角的大小；根據余弦定理計算全站儀觀測點至檔距中點的距離，設為中點平距；計算中點平距所在邊與第一平距所在邊或第二平距所在邊的夾角的大小；調整全站儀的水平角，將目鏡對準導線，目鏡對應導線上的點即為導線上弧垂最大的點，并記錄此時全站儀仰角的大小。所述檔距中點由以下步驟確定：在第一掛點投影與第二掛點投影中任選一個為起點；在這兩個掛點投影的連線上取該距離的一半為檔距中點。所述第一平距、第二平距與水平角的大小由全站儀的免棱鏡功能測定。本專利技術利用全站儀免棱鏡觀測的功能，無需借助其他輔助工裝，直接用全站儀觀測三個點即可快速計算導線的弧垂，可以不受觀測地點的限制，操作簡單，定位精準。本專利技術依據力學規律、平面幾何中的正弦定理與余弦定理，計算方便，結果精確。附圖說明圖1是基于全站儀的檔側導線弧垂觀測方法的原理圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好地理解本專利技術并能予以實施，但所舉實施例不作為對本專利技術的限定。全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進行水平角、豎直角測量，斜距、平距、高差測量和數據處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”，目前大多數全站儀具有免棱鏡觀測功能，不受觀測地點的限制，操作簡單，結果精確，提高效率。以全站儀的觀測點所在高度作為檔距的水平位置，從第一桿塔的導線掛點出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第一掛點投影；從第二桿塔的導線掛點出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第二掛點投影。以全站儀的觀測點、第一掛點投影與第二掛點投影所形成的平面投影三角形為基準，通過全站儀的免棱鏡功能，觀測第一桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，記為第一高差；觀測全站儀的觀測點至第一掛點投影的距離，設為第一平距。觀測第二桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，記為第二高差；觀測全站儀的觀測點至第二掛點投影的距離，設為第二平距；并將全站儀的水平角清零，測量第一平距所在邊與第二平距所在邊之間的夾角大小，設為水平角。根據余弦定理計算得到第一掛點投影與第二掛點投影之間的距離，根據正弦定理計算第一平距所在邊與檔距所在邊的夾角的大小、第二平距所在邊與檔距所在邊的夾角的大小。由力學規律可知，導線上弧垂最大的點的位置的投影為平面投影三角形內邊的中點，即檔距的中點；根據余弦定理計算全站儀觀測點至檔距中點的距離的長度、中點平距所在邊與第一平距所在邊或第二平距所在邊的夾角的大小。接著旋轉全站儀使水平角等于中點平距所在邊與第一平距所在邊或第二平距所在邊形成的夾角，豎直方向調整目鏡對準導線，記錄全站儀的仰角，檔距中點導線高差的值等于中點平距乘以仰角的正切，最后計算兩個導線掛點高差與的平均值減去檔距中點導線高差得到導線弧垂。根據力學理論，導線上曲率最大點是檔距最低點，參照附圖1的點P所示；導線上弧垂最大點是檔距中點所對應的點，參照附圖1的點C所示。當導線兩側掛點等高時，曲率最大點P與弧垂最大點C重合；當導線兩側掛點不等高時，曲率最大點P與弧垂最大點C分離，分離距離由導線所受張力和兩掛點之間高差確定。參照附圖1，本實施例由第一桿塔1、第二桿塔2、導線3、全站儀4組成，導線3掛在第一桿塔1和第二桿塔2的頂端，全站儀4放置在第一桿塔1和第二桿塔2的檔距的外側。本方法專利技術實施步驟如下：首先，以全站儀4的觀測點O所在高度作為檔距的水平位置，從第一桿塔1的導線掛點A出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第一掛點投影A′；從第二桿塔2的導線掛點B出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第二掛點投影B′。以全站儀4的觀測點O、第一掛點投影A′與第二掛點投影B′所形成的平面投影三角形OA′B′為基準，通過全站儀4的免棱鏡功能，觀測第二桿塔2的導線掛點B至檔距水平位置A′B′的距離，記為第二高差BB′；觀測全站儀4的觀測點O至第二掛點投影B′的距離，設為第二平距。觀測第一桿塔1的導線掛點A至檔距水平位置A′B′的距離，記為第一高差AA′；觀測全站儀4的觀測點O至第一掛點投影A′的距離，設為第一平距；并將全站儀4的水平角清零，測量第一平距所在邊OA′與第二平距所在邊OB′之間的夾角大小，設為水平角β。根據余弦定理計算得到第一掛點投影A′與第二掛點投影B′之間的距離（檔距長度）A′B′，根據正弦定理計算第一平距所在邊OA′與檔距A′B′所在邊的夾角∠OA′B′的大小、第二平距所在邊OB′與檔距所在邊的夾角∠OB′A′的大小。由力學規律可知，導線上弧垂最大的點C的位置的投影C′為平面投影三角形OA′B′內A′B′邊的中點，即檔距的中點；根據余弦定理計算全站儀觀測點至檔距中點的距離（中點平距）的長度、中點平距所在邊OC′與第二平距所在邊OB′的夾角∠B′OC′的大小。接著旋轉全站儀4使水平角等于∠B′OC′，豎直方向調整目鏡對準導線3，記錄全站儀4的仰角∠COC′為α，檔距中點高差（檔距中點導線高差）CC′的值等于中點平距乘以仰角α的正切：OC′tan α，最后計算兩個導線掛點高差AA′與BB′的平均值減去檔距中點導線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于全站儀的檔側導線弧垂觀測方法，其特征在于，所述方法包括：以全站儀觀測點所在高度作為檔距的水平位置，通過全站儀確定第一桿塔與第二桿塔的檔距中點、導線上弧垂最大的點，并得到這兩點之間的距離，設為檔距中點導線高差；測量第一桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第一高差；測量第二桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第二高差；計算第一高差與第二高差的平均值，減去檔距中點導線高差后得到導線的弧垂。

【技術特征摘要】
1.一種基于全站儀的檔側導線弧垂觀測方法，其特征在于，所述方法包括：以全站儀觀測點所在高度作為檔距的水平位置，通過全站儀確定第一桿塔與第二桿塔的檔距中點、導線上弧垂最大的點，并得到這兩點之間的距離，設為檔距中點導線高差；測量第一桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第一高差；測量第二桿塔的導線掛點至檔距水平位置的距離，設為第二高差；計算第一高差與第二高差的平均值，減去檔距中點導線高差后得到導線的弧垂。2.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于，所述全站儀架設在第一桿塔與第二桿塔的檔距的外側。3.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于，所述第一高差、第二高差由全站儀的免棱鏡功能測定。4.根據權利要求1或所述的觀測方法，其特征在于，所述檔距中點導線高差由全站儀觀測點到檔距中點的距離乘以全站儀仰角的正切值得到。5.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征在于，所述導線上弧垂最大的點由以下步驟確定：從第一桿塔的導線掛點出發，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設為第一掛點投影；從第二桿塔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉勝春，趙彥平，李裴明，劉建軍，齊翼，尹泉，張軍，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網山西省電力公司檢修分公司，
類型：發明
國別省市：北京;11