常增亮

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

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輸電線路大跨越段導(dǎo)線空間距離測量新方法

常增亮

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

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

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

1 概述

輸電線路舞動治理工程是國家電網(wǎng)公司近期重點技改項目之一。由于受覆冰、風(fēng)的激勵、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，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，給國家造成巨大的經(jīng)濟損失。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際值有一定差異，但防舞動裝置伸縮性范圍較小，且由于各檔間距離不同安裝防舞動裝置處也不相同，因此需要按設(shè)計要求準確測量該位置處垂直面上導(dǎo)線相間的準確距離，按照設(shè)計規(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，采用全站儀激光測距法或地面三維激光掃描法對各位置處空間導(dǎo)線相間距離進行測量。但對于跨越河流、水庫等不易選擇架站或超出激光測距和地面激光雷達掃描作業(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懸高測量法對此進行了研究探討。

2 理論基礎(chǔ)與精度分析

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

圖2　空間交會及懸高測量示意圖

2.1作業(yè)原理

(1)合理選定前方交匯點A、B并準確測量這兩點坐標；

(2) 按前方交會原理和作業(yè)方法，分別測量并計算出塔位1和塔位2懸掛點的平面坐標；

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

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

2.2 精度分析

(1) 圖根點誤差A(yù)、B的點位精度為mA=mB=2 cm；

(2)前方交會精度公式為：

其中S為已知點間距離，m為儀器測角中誤差，K為前方交會點精度系數(shù)。

(其中α、β為前方交會觀測角度值，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)估計起算點A、B精度，可知懸掛點精度為：

(a取300 m，b取400 m).

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

(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的點位誤差為：

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

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

待安裝間隔幫處長度測量誤差為：

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

3 觀測軟件編制

根據(jù)以上原理采用VB6.0語言編制了《導(dǎo)線空間距離測量程序》，主要實現(xiàn)了計算機實時控制全站儀測量作業(yè)，將觀測原始數(shù)據(jù)實時記錄于程序中，程序自動根據(jù)交會角度預(yù)估交會點精度、進行超限檢核并自動超限報警，程序自動進行計算并將結(jié)果存儲為標準格式。

4 工程應(yīng)用

在500 kV濱州～萊陽送電工程跨濰河導(dǎo)線空間距離測量中，應(yīng)用《導(dǎo)線空間距離測量程序》和TRS02全站儀進行了作業(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的位置(A、B兩點)，應(yīng)用GPS－RTK準確測量其坐標。

(2) 依據(jù)前方交會的方法分別測量懸掛點1 (C點)和懸掛點2(D點)，計算出懸掛點1(C點)和懸掛點2(D點)的平面坐標。

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

(4) 分別以A和B點定向，放樣E點方向，找出導(dǎo)線點E的位置。

(5)根據(jù)懸高測量法，測量E點的天頂距角度，分別計算從出A和B測量E點的絕對高程值。

(6)依據(jù)E及導(dǎo)線其他項上的E點空間坐標，準確計算其空間距離。

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°觀測角的交會點很難選擇，受條件限制，交會點的觀測角度一個是23°，一個是158°；交會觀測點根據(jù)估算精度約為4 cm，程序計算誤差值為3.5 cm，施工驗證約為5 cm(受施工人員自重影響)。說明本程序和作業(yè)方法進行大跨越段導(dǎo)線空間距離測量精度滿足要求。隨后在多個工程中又采用本程序進行了山谷大跨越段、跨黃河等大跨越段導(dǎo)線空間距離測量，現(xiàn)在均已施工完畢，測量成果精度均滿足要求。

5 結(jié)語

(1)由于該測量方法主要是基于嚴密的數(shù)學(xué)理論計算，對導(dǎo)線上待安裝間隔棒點位置是假設(shè)嚴格位于兩端懸掛點連線上，因此在作業(yè)過程中，應(yīng)保證風(fēng)力對導(dǎo)線的影響應(yīng)盡可能小，因此，按照經(jīng)驗，最好應(yīng)在風(fēng)力小于3級風(fēng)的情況下進行作業(yè)。

(2)對于坐標系的選擇，應(yīng)選擇測量坐標，不要采用線路坐標系。

(3)由于作業(yè)過程中，采用了前方交會的方法，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，因此對設(shè)站位置的選擇，應(yīng)保證前方交會的各內(nèi)角值大于20°以上。

(4)在作業(yè)過程中，采用從河流兩岸分別測量懸掛點，而懸掛點目標較大，因此在作業(yè)過程中應(yīng)及時溝通，確保觀測目標的一致性，提高前房交會的觀測精度。

參考文獻：

[1] 武漢測繪學(xué)院《測量學(xué)》編寫組．測量學(xué)(下冊)[M]．北京：測繪出版社，1987．

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

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

[4] 李斌，朱亞光，吳帥．免棱鏡激光測距在電力線舞動治理中的應(yīng)用研究[J]．電力勘測設(shè)計，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.

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

* 收稿日期：2015-04-08

中圖分類號：P2

文獻標志碼：B

文章編號：1671-9913(2015)06-0031-03