輸電線路大跨越段導(dǎo)線空間距離測(cè)量新方法

常增亮

(山東電力工程咨詢(xún)?cè)河邢薰荆綎| 濟(jì)南 250013)

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輸電線路大跨越段導(dǎo)線空間距離測(cè)量新方法

常增亮

(山東電力工程咨詢(xún)?cè)河邢薰荆綎| 濟(jì)南 250013)

摘要：本文主要針對(duì)送電線路大跨越段導(dǎo)線空間距離測(cè)量開(kāi)展研究，提出了交會(huì)及懸高測(cè)量法并嚴(yán)格進(jìn)行了理論精度估算。編制了專(zhuān)用測(cè)量程序，通過(guò)工程實(shí)踐驗(yàn)證滿足精度要求，解決了全站儀激光測(cè)距法或地面三維激光掃描法等常規(guī)方法無(wú)法在地形困難地區(qū)進(jìn)行導(dǎo)線空間距離測(cè)量的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)線空間距離；交會(huì)及懸高測(cè)量 ；三維空間距離 。

1 概述

輸電線路舞動(dòng)治理工程是國(guó)家電網(wǎng)公司近期重點(diǎn)技改項(xiàng)目之一。由于受覆冰、風(fēng)的激勵(lì)、線路結(jié)構(gòu)及參數(shù)等因素的影響，誘發(fā)的輸電線路大振幅自激舞動(dòng)，不僅容易導(dǎo)致輸電線路閃絡(luò)、跳閘，還易造成線路螺栓松動(dòng)脫落、連接金具損壞、跳線脫落、斷線斷股以及塔材受損等，給國(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，常用的治理手段為在輸電線路間安裝防舞裝置。該防舞裝置為在兩基鐵塔檔距間的指定位置上加裝相間間隔棒與雙擺防舞器組合體，見(jiàn)圖1。由于各種因素的影響，導(dǎo)線相間垂直距離理論值一般與實(shí)際值有一定差異，但防舞動(dòng)裝置伸縮性范圍較小，且由于各檔間距離不同安裝防舞動(dòng)裝置處也不相同，因此需要按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確測(cè)量該位置處垂直面上導(dǎo)線相間的準(zhǔn)確距離，按照設(shè)計(jì)規(guī)程要求：輸電線路導(dǎo)線相間的三維空間距離精度為10 cm。

圖1　輸電線路中的防舞裝置組合體

一般情況下，采用全站儀激光測(cè)距法或地面三維激光掃描法對(duì)各位置處空間導(dǎo)線相間距離進(jìn)行測(cè)量。但對(duì)于跨越河流、水庫(kù)等不易選擇架站或超出激光測(cè)距和地面激光雷達(dá)掃描作業(yè)半徑范圍區(qū)作業(yè)處，這兩種方法將不易作業(yè)，本文提出的空間交會(huì)懸高測(cè)量法對(duì)此進(jìn)行了研究探討。

2 理論基礎(chǔ)與精度分析

本作業(yè)方法涉及到RTK圖根點(diǎn)、前方交會(huì)、撥角放樣測(cè)量角度、垂直角測(cè)量等內(nèi)容。本方法測(cè)量原理見(jiàn)圖2，其中A為線路前進(jìn)方向后方設(shè)站第一點(diǎn)，B為線路前進(jìn)方向后方設(shè)站第二點(diǎn)，C點(diǎn)電力塔1懸掛點(diǎn)，D為電力塔2懸掛點(diǎn)，E為導(dǎo)線上測(cè)量點(diǎn)。

圖2　空間交會(huì)及懸高測(cè)量示意圖

2.1作業(yè)原理

(1)合理選定前方交匯點(diǎn)A、B并準(zhǔn)確測(cè)量這兩點(diǎn)坐標(biāo)；

(2) 按前方交會(huì)原理和作業(yè)方法，分別測(cè)量并計(jì)算出塔位1和塔位2懸掛點(diǎn)的平面坐標(biāo)；

(3) 依據(jù)塔位1和塔位2懸掛點(diǎn)的平面坐標(biāo)和加裝間隔棒點(diǎn)至塔位1(或塔位2)懸掛點(diǎn)的水平距離，依據(jù)極坐標(biāo)法求出加裝間隔棒點(diǎn)(E點(diǎn))的平面坐標(biāo)；

(4)分別在A、B點(diǎn)，依據(jù)求出加裝間隔棒點(diǎn)的平面坐標(biāo)和A、B平面坐標(biāo)，進(jìn)行撥角放樣和懸高測(cè)量加裝間隔棒點(diǎn)的高程坐標(biāo)，得到加裝間隔棒點(diǎn)的加權(quán)空間三維坐標(biāo)。

2.2 精度分析

(1) 圖根點(diǎn)誤差A(yù)、B的點(diǎn)位精度為mA=mB=2 cm；

(2)前方交會(huì)精度公式為：

其中S為已知點(diǎn)間距離，m為儀器測(cè)角中誤差，K為前方交會(huì)點(diǎn)精度系數(shù)。

(其中α、β為前方交會(huì)觀測(cè)角度值，ρ為秒化系數(shù)，ρ=206265)

按照本工程中S最大為600 m，m=2″，α=30°，β=110°考慮，可得Mp=13 mm；

(3)估計(jì)起算點(diǎn)A、B精度，可知懸掛點(diǎn)精度為：

(a取300 m，b取400 m).

(4)由塔位1和塔位2懸掛點(diǎn)得點(diǎn)位誤差，可知導(dǎo)線塔位1和塔位2上各點(diǎn)最大點(diǎn)位誤差為：

(5)撥角放樣精度為m方=2″, 則放樣誤差為 m放樣=s×m方/ρ=3 mm(取S=300 m)；

可知待安裝間隔棒點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為：

(6)懸高測(cè)量垂直角誤差m垂=2″；α取2；S取500 m，則有懸高測(cè)量誤差為：

(7) 在不考慮風(fēng)擺因素的影響，由于采用二次測(cè)量，待安裝間隔棒點(diǎn)的空間坐標(biāo)誤差為：

待安裝間隔幫處長(zhǎng)度測(cè)量誤差為：

由此可知，采用空間交會(huì)及懸高測(cè)量法進(jìn)行導(dǎo)線空間距離測(cè)量是能滿足10 cm精度要求的。

3 觀測(cè)軟件編制

根據(jù)以上原理采用VB6.0語(yǔ)言編制了《導(dǎo)線空間距離測(cè)量程序》，主要實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制全站儀測(cè)量作業(yè)，將觀測(cè)原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄于程序中，程序自動(dòng)根據(jù)交會(huì)角度預(yù)估交會(huì)點(diǎn)精度、進(jìn)行超限檢核并自動(dòng)超限報(bào)警，程序自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算并將結(jié)果存儲(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)格式。

4 工程應(yīng)用

在500 kV濱州～萊陽(yáng)送電工程跨濰河導(dǎo)線空間距離測(cè)量中，應(yīng)用《導(dǎo)線空間距離測(cè)量程序》和TRS02全站儀進(jìn)行了作業(yè)。作業(yè)方法如下：

(1)1在導(dǎo)線一側(cè)河流兩岸選定合理的前方交會(huì)的位置(A、B兩點(diǎn))，應(yīng)用GPS－RTK準(zhǔn)確測(cè)量其坐標(biāo)。

(2) 依據(jù)前方交會(huì)的方法分別測(cè)量懸掛點(diǎn)1 (C點(diǎn))和懸掛點(diǎn)2(D點(diǎn))，計(jì)算出懸掛點(diǎn)1(C點(diǎn))和懸掛點(diǎn)2(D點(diǎn))的平面坐標(biāo)。

(3) 計(jì)算出懸掛點(diǎn)1(C點(diǎn))和懸掛點(diǎn)2(D點(diǎn))的方位，推算出待安裝間隔棒處點(diǎn)(E點(diǎn))的平面坐標(biāo)值并分別計(jì)算出A和B點(diǎn)至E點(diǎn)的水平距離。

(4) 分別以A和B點(diǎn)定向，放樣E點(diǎn)方向，找出導(dǎo)線點(diǎn)E的位置。

(5)根據(jù)懸高測(cè)量法，測(cè)量E點(diǎn)的天頂距角度，分別計(jì)算從出A和B測(cè)量E點(diǎn)的絕對(duì)高程值。

(6)依據(jù)E及導(dǎo)線其他項(xiàng)上的E點(diǎn)空間坐標(biāo)，準(zhǔn)確計(jì)算其空間距離。

成果精度檢核，由于河流寬度大，塔位靠近河岸，滿足大于30°小于150°觀測(cè)角的交會(huì)點(diǎn)很難選擇，受條件限制，交會(huì)點(diǎn)的觀測(cè)角度一個(gè)是23°，一個(gè)是158°；交會(huì)觀測(cè)點(diǎn)根據(jù)估算精度約為4 cm，程序計(jì)算誤差值為3.5 cm，施工驗(yàn)證約為5 cm(受施工人員自重影響)。說(shuō)明本程序和作業(yè)方法進(jìn)行大跨越段導(dǎo)線空間距離測(cè)量精度滿足要求。隨后在多個(gè)工程中又采用本程序進(jìn)行了山谷大跨越段、跨黃河等大跨越段導(dǎo)線空間距離測(cè)量，現(xiàn)在均已施工完畢，測(cè)量成果精度均滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)由于該測(cè)量方法主要是基于嚴(yán)密的數(shù)學(xué)理論計(jì)算，對(duì)導(dǎo)線上待安裝間隔棒點(diǎn)位置是假設(shè)嚴(yán)格位于兩端懸掛點(diǎn)連線上，因此在作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)保證風(fēng)力對(duì)導(dǎo)線的影響應(yīng)盡可能小，因此，按照經(jīng)驗(yàn)，最好應(yīng)在風(fēng)力小于3級(jí)風(fēng)的情況下進(jìn)行作業(yè)。

(2)對(duì)于坐標(biāo)系的選擇，應(yīng)選擇測(cè)量坐標(biāo)，不要采用線路坐標(biāo)系。

(3)由于作業(yè)過(guò)程中，采用了前方交會(huì)的方法，因此應(yīng)注意設(shè)站位置的選擇，考慮到采用的全站儀一般為2 s以上，因此對(duì)設(shè)站位置的選擇，應(yīng)保證前方交會(huì)的各內(nèi)角值大于20°以上。

(4)在作業(yè)過(guò)程中，采用從河流兩岸分別測(cè)量懸掛點(diǎn)，而懸掛點(diǎn)目標(biāo)較大，因此在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)及時(shí)溝通，確保觀測(cè)目標(biāo)的一致性，提高前房交會(huì)的觀測(cè)精度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武漢測(cè)繪學(xué)院《測(cè)量學(xué)》編寫(xiě)組．測(cè)量學(xué)(下冊(cè))[M]．北京：測(cè)繪出版社，1987．

[2] 國(guó)家電網(wǎng)生[2010]452號(hào)．關(guān)于印發(fā)《輸電線路舞動(dòng)治理工作指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知[Z]．

[3] 國(guó)家電網(wǎng)生[2010]641號(hào)．關(guān)于印發(fā)《輸電線路舞動(dòng)治理實(shí)施方案》的通知[Z]．

[4] 李斌，朱亞光，吳帥．免棱鏡激光測(cè)距在電力線舞動(dòng)治理中的應(yīng)用研究[J]．電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2011，(3)．

New Way Fort Measuring the Spatial Distance of the Power Transmission Line about Large Cross Section

CHANG Zeng-liang
(Shandong Electric Power Engineering & Consulting Institute, Ji'nan 250013, China)

Abstract:This article is mainly studying for the spatial distance measurement of the power transmission line about large cross section , propose an new way as intersection and height measurement method and make strict theoretical accuracy of estimation. Research and development the professional computer programs for measurement, Has satisfied the precision request through the project practice confirmation, the project practice verification to meet the requirement of accuracy, have solved the technical difficult problem about the power transmission line 3-D space distance in the terrain difficult area such as the entire station meter laser range finding or conventional methods and so on ground three dimensional laser scanning method is unable to survey the power transmission line 3-D space distance.

Key words:conductor spatial distance; intersection and height measurement; 3-D space distance.

作者簡(jiǎn)介：常增亮(1971- )，男，山東嘉祥人，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事3S技術(shù)與電力工程勘測(cè)研究。

* 收稿日期：2015-04-08

中圖分類(lèi)號(hào)：P2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-9913(2015)06-0031-03