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1、10申请公布号CN104201631A43申请公布日20141210CN104201631A21申请号201410476837322申请日20140918H02G7/0220060171申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人中国电力科学研究院72发明人刘蕊莫娟曹枚根张霞张雪松沈鸿冰刘玉杰74专利代理机构北京安博达知识产权代理有限公司11271代理人徐国文54发明名称一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法57摘要本发明涉及一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，所述方法包括1计算跳线最小容许弧垂；2校验最小容许弧垂FPM；3迭代计算最小容许弧垂FPM；4计算跳线最大容许弧。
2、垂FPM；5选择跳线施工弧垂FP0；6计算四分裂跳线的摆动弧垂；7计算跳线弧垂长度。本发明可以提高在杆塔上的作业效率和安全性，从而缩短工期，节约人力及提高安装质量。在工程中降低了工程造价，提高了安全性和效率，满足了线路工程使用要求，提升了设计质量。并且采用本发明，可以在工程开展前对工程所需导线有一个量的了解，以减少在施工过程中对于导线的浪费，降低了施工成本，节约施工材料，从而增加了项目部施工效益。51INTCL权利要求书3页说明书11页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书11页附图2页10申请公布号CN104201631ACN104201631A1/3页。
3、21一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述方法包括1计算跳线最小容许弧垂FPM；2校验最小容许弧垂FPM；3迭代计算最小容许弧垂FPM；4计算跳线最大容许弧垂FPM；5选择跳线施工弧垂FP0；6计算四分裂跳线的摆动弧垂；7计算跳线弧垂长度。2如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤1包括跳线最小容许弧垂指跳线拉紧并产生风偏后对上面横担构件与耐张串接地部件间在间隙校验条件下所容许的最小弧垂，其值为自横担下沿至跳线中心线最低点间的距离；根据跳线风偏后垂直投影弧线最低点0的横坐标为由上式得到下式所示的跳线中心线最低点0距横担下沿间最小容许弧垂FPM。
4、3如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤2包括用如下公式校验最小容许弧垂FPM，该式中Y、Z取FPM。4如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤3包括将公式12中X0换成LPCOSWP/2则变成横担下沿到跳线档距中央点处的弧垂FPMLP/2，解出大气过电压条件下的跳线参数K1，其弧垂的表示式为权利要求书CN104201631A2/3页3即5如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤4包括跳线最大容许弧垂FPM，是指跳线在各种过电压条件下对塔身满足间隙要求所能容许的弧垂中的最小值；设塔身主。
5、材在正面与水平线间的夹角为，横担长度为H，则跳线最大容许弧垂为从公式19算出FPM1、FPM2、FPM3中取最小者为最大容许弧垂FPM。6如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤5包括跳线施工弧垂应大于最小容许弧垂并小于最大容许弧垂，采用设计、施工误差及气象条件变化对跳线弧垂的影响确定施工的平均弧垂FP0；当FPM1FPMFPM03时，取当FPMFPM1时，取FP0FPM05。7如权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤6包括根据跳线的施工平均弧垂FP0，按下式计算式无风情况下的大气过电压求跳线四分裂线档距中央的摆动弧垂8如。
6、权利要求1所述的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其特征在于，所述步骤7包括根据步骤6所求四分裂跳线的摆动弧垂FP、FA、FB、FC、FD，根据下式求出与FP、FA、FB、FC、FD对应的TP、TA、TB、TC、TD求出的TP、TA、TB、TC、TD的均值并带入下式中计算弧垂长度为权利要求书CN104201631A3/3页4权利要求书CN104201631A1/11页5一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法技术领域0001本发明涉及一种架空输电线路的弧垂确定方法，一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法。背景技术0002跳线即连接耐张塔两侧导线的耐张塔引流线。跳线引流安装是架空输电线路附件安装的。
7、重要组成部分，直接影响整个输电工程的工艺。0003现有输电线路的架线施工中，为使杆塔作业节省人力，提高工效和确保安全，往往采用所谓“预制型”施工法，即预先估算出杆塔导线支持点之间导线的长度和耐张杆塔跳线的长度；地面放线时，在线夹夹固定的位置标上记号，预先装好线夹。0004但是，用以前的方法估算跳线部分时，计算的长度和实际需要的长度往往并非合适，所以虽说是“预制型”施工法，但架线时仍需依靠作业者的经验来调整，所以需花费大量的劳力和时间。0005由于放了线的跳线不能切断，必须在杆塔间紧线时将跳线作成，如使用楔形线夹时，临时紧线与调整等，往往需在杆塔高处反复作业，知道合格的跳线弧垂为止，使得“预制型。
8、”施工法成本大大增加。发明内容0006针对现有技术的不足，本发明提供一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，主要计算边相不加装跳线绝缘子串时的跳线弧垂与线长。本发明中，在输电线路跳线计算过程中改变现有公式计算近似间隙距离的方法，利用GIS选取杆塔与跳线之间距离，代入跳线间隙判断中，进行迭代计算，经过试验，计算结果准确性大大提高。在输电线路设计过程中对于提高设计质量有着重要意义。0007本发明的目的是采用下述技术方案实现的0008一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法，其改进之处在于，所述方法包括00091计算跳线最小容许弧垂FPM；00102校验最小容许弧垂FPM；00113迭代计算最小容许弧垂F。
9、PM；00124计算跳线最大容许弧垂FPM；00135选择跳线施工弧垂FP0；00146计算四分裂跳线的摆动弧垂；00157计算跳线弧垂长度。0016优选的，所述步骤1包括跳线最小容许弧垂指跳线拉紧并产生风偏后对上面横担构件与耐张串接地部件间在间隙校验条件下所容许的最小弧垂，其值为自横担下沿至跳线中心线最低点间的距离；0017根据跳线风偏后垂直投影弧线最低点0的横坐标为说明书CN104201631A2/11页600180019由上式得到下式所示的跳线中心线最低点0距横担下沿间最小容许弧垂FPM00200021优选的，所述步骤2包括用如下公式校验最小容许弧垂FPM，00220023该式中Y、Z取。
10、FPM。0024优选的，所述步骤3包括将公式12中X0换成LPCOSWP/2则变成横担下沿到跳线档距中央点处的弧垂FPMLP/2，解出大气过电压条件下的跳线参数K1，其弧垂的表示式为00250026即0027优选的，所述步骤4包括跳线最大容许弧垂FPM，是指跳线在各种过电压条件下对塔身满足间隙要求所能容许的弧垂中的最小值；0028设塔身主材在正面与水平线间的夹角为，横担长度为H，则跳线最大容许弧垂为00290030从公式19算出FPM1、FPM2、FPM3中取最小者为最大容许弧垂FPM。0031优选的，所述步骤5包括跳线施工弧垂应大于最小容许弧垂并小于最大容许弧垂，采用设计、施工误差及气象条件。
11、变化对跳线弧垂的影响确定施工的平均弧垂FP0；说明书CN104201631A3/11页70032当FPM1FPMFPM03时，取0033当FPMFPM1时，取FP0FPM05。0034优选的，所述步骤6包括根据跳线的施工平均弧垂FP0，按下式计算式无风情况下的大气过电压求跳线四分裂线档距中央的摆动弧垂00350036优选的，所述步骤7包括根据步骤6所求四分裂跳线的摆动弧垂FP、FA、FB、FC、FD，根据下式求出与FP、FA、FB、FC、FD对应的TP、TA、TB、TC、TD00370038求出的TP、TA、TB、TC、TD的均值并带入下式中0039计算弧垂长度为00400041与现有技术比，。
12、本发明的有益效果为0042在工程试用中，本方法跳线弧垂的计算值和实测值之差在3CM以内，准确度相当高。实际试用额度结果，证实了应用本发明弧垂确定方法，可以提高在杆塔上的作业效率和安全性，从而缩短工期，节约人力及提高安装质量。在工程中降低了工程造价，提高了安全性和效率，满足了线路工程使用要求，提升了设计质量。0043采用本发明弧垂确定方法，可以在工程开展前对工程所需导线有一个量的了解，以减少在施工过程中对于导线的浪费，降低了施工成本，节约施工材料，从而增加了项目部施工效益。附图说明0044图1为本发明提供的一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法流程图。0045图2为本发明提供的耐张塔的跳线整体结构。
13、图。具体实施方式说明书CN104201631A4/11页80046下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。0047本发明中符号意义如下004811、2为前后侧耐张串的水平转角度数，只有当计算跳线最大弧垂时，转角内侧边线为负值，其余均为负值。当横担位于线路方向间夹角的二等分线上，12。004921AV、2AV分别为前后侧耐张串的平均长度M。当为分裂导线时，算至各耐张线夹尾端的平均中心。00503G1V、G2V分别为前后侧耐张串的垂直荷载N。00514G1H、G2H分别为前后侧耐张串的水平风荷载N应分别计算大气及操作过电压、最大风三种校验条件下的风荷载。00525L1、L2为前后侧的。
14、线路档距M。00536H1、H2为前后档导线悬挂点间的高差M，耐张塔较邻塔悬挂点高者为正，反之为负。00547A为前后侧导线及跳线每根的截面MM2。0055810、11、12、13、20、21、22、23、分别为前后侧每根导线在大气过电压无风、大气过电压有风、操作过电压有风及大风情况下的应力N/MM2。005691为前后侧导线及跳线的每根自重力比载N/MMM2。0057104为前后侧每根导线在各间隙检查情况的风荷比载N/MMM2。0058114、6为每根跳线各间隙检查情况下的风荷比载及综合比载N/MMM2,其中4中的不均匀系数为10。0059121、2、3为跳线在大气、操作、大风条件下的风偏角。
15、，TG14/1。006013G1、G2为前后侧耐张串靠横担端的铁件长度M。0061141、2为前后侧耐张串靠横担侧接地铁件外端Q11、Q12、Q21、Q22点距耐张串中线间的水平宽度如第一片绝缘子铁帽中心M。006215D为前后侧耐张串悬挂孔间的距离M。006316为塔身正面主材与横担间的垂直投影夹角。006417H为横担长度M，HI为转角内侧的；H0为转角外侧的。006518RP1、RP2、RP3为计算跳线最大容许弧垂时所选用的大气、操作、大风条件下跳线对塔身间的间隙自塔身主材主心线至组合跳线中心间的距离，应计入角钢、脚钉、分裂跳线外沿到组合中心间的无效距离M。006619N为一相内分裂跳线。
16、的根数。006720RPM计算跳线最小容许弧垂时所选用的大气过电压条件下跳线中心线对横担上最近接地部件间的间隙应计入铁件外沿及分裂跳线外沿到中心线间的无效距离。006821DV为分裂间的垂直距离M。006922DH为分裂间的水平距离M。007023D为分裂上下线耐张线夹间沿串长方向错开的距离M。0071241、2为前后侧耐张串靠横担侧接地铁件外端Q11、Q12、Q21、Q22点距耐张串中心线下移的高度M。说明书CN104201631A5/11页90072其中，耐张绝缘子串倾斜角和水平风偏角为0073当无风或有风时，耐张串与水平面间所成的夹角称为倾斜角，跳线计算中应计算大气、操作、大风等条件下前。
17、后侧的10、11、12、13、20、21、22、23，其算式的荷载分布可写成00740075式中耐张绝缘子串的水平风偏角，由下式计算，0076耐张串为刚体直棒，风向呈水平并垂直于线路走向。耐张串受到水平风荷载后在水平投影面内的水平风偏角，其算式为00770078按照上式分别计算大气、操作过电压及大风三种情况下前后侧及由于角较小，选取具有代表性的三个值作为全线耐张串在大气、操作、大风三种情况下的水平风偏角。0079本发明一种基于GIS的三维跳线弧垂确定方法具体流程如下00801计算跳线最小容许弧垂；0081所谓跳线最小容许弧垂，是指跳线过分拉紧并产生风偏后对上面横担构件、耐张串接地部件间在各种间。
18、隙校验条件下所容许的最小弧垂，其值为自横担下沿至跳线中心线最低点间的距离。最小容许弧垂取各种校验条件的最小弧垂中的最大者，一般均为大气过电压情况控制，故以下仅以大气过电压情况计算最小容许弧垂。忽略耐张串水平风偏角有转角时，设风向垂直跳线档距与转角方向相反；无转角时风向垂直档距吹向塔身。对转角内外侧边线，1、2均为正值。计算用的有关方程列出如下0082LX1AVCOS10COS12AVCOS20COS2DM300830084式中，E1E21AVCOS10SIN12AVCOS20SIN2M500850086H122AVSIN201AVSIN107说明书CN104201631A6/11页100087。
19、设坐标原点位于左侧跳线中心线悬挂点1处，以沿跳线平均档距线LP上距坐标原点1的距离A为参变数，写出跳线中心线上任一点C的坐标为00880089式中，00900091上式中T1为大气过电压情况下跳线中心线的待求张力N；41为该情况下跳线风荷比载N/MMM2。式中令A0，005LP，01LP，015LP，LP算出20余组的C点坐标，以便检查各点对接地构件间的间隙。0092跳线风偏后垂直投影弧线最低点0的横坐标为00930094跳线中心线最低点0距横担下沿间最小容许弧垂FPM由上式写成009500962校验最小容许弧垂FPM；0097检查间隙点的前、后侧耐张串靠横担侧接地铁件如绝缘子铁帽Q12、Q2。
20、2点的坐标得0098说明书CN104201631A107/11页1100990100检查跳线中心线到横担下面主材下沿的间隙时，选取内跳线中心线档距LP与横担下主材交点A1、A2作为间隙控制点对有转角的内侧边线跳线，因LP不与下主材相交，可不检查对下主材的间隙，A1、A2点的坐标为010101020103跳线中心线上任一点C到间隙检查点Q12、Q22、A1、A2间的间距S计算式可写成01040105上式中RPMQ与RPMA的大气过电压间隙可能不相同，由于其中所包含的铁件外沿尺寸不同所致，式中YZ一般情况下可取FPM。01063迭代计算最小容许弧垂FPM；0107在公式12中若将X0换成LPCOS。
21、WP/2则变成横担下沿到跳线档距中央点处的弧垂FPMLP/2，并从中解出大气过电压条件下的跳线参数K1，其弧垂的表示式为01080109即0110设上式中的FPMLP/2为RPMQ，求出初始K1值，设公式8中的A分别为0，005LP，01LP，015LP，,LP并同K1初始值一起代入公式8求得C点坐标，并将其代入式17中，若不满足方程要求，逐步增大K1，直至满足式17的要求，且其中之一的SX应接近等于RX，此时的K1即为所求。将K1代入式11、12即可求出大气过电压条件下的最小容许弧垂FPM。说明书CN104201631A118/11页1201114计算跳线最大容许弧垂FPM；0112所谓跳线。
22、最大容许弧垂FPM，是指跳线在各种过电压条件下对塔身满足间隙要求所能容许的弧垂中的最小值。求解FPM，近似用跳线中心线档距中央的弧垂向塔身风偏后，检查对塔身接地构件间的间隙。设塔身主材在正面与水平线间的夹角为，横担长度为H，则各种情况下的跳线最大容许弧垂为01130114其中，0115011601170118观察转角1、2在式22中的正负值，当计算转角外侧边线时本身为正值；计算转角内侧边线时角本身为负值。转角外侧HH0；内侧HHI。0119利用式19算出FPM1、FPM2、FPM3，取其最小者定为最大容许弧垂FPM。01205根据FPM和FPM选择跳线施工弧垂FP0；0121不加装跳串的跳线施。
23、工弧垂应大于最小容许弧垂并小于最大容许弧垂，满足间隙要求，否则，跳线应加装跳线绝缘子串。考虑到设计、施工误差及气象条件变化对跳线弧垂的影响，以如下原则确定施工的平均弧垂FP00122当FPMFPM03较低电压可选为02M时，不再选施工弧垂，把计算转入“边线加装跳串的线长计算”部分。说明书CN104201631A129/11页130123当FPM1FPMFPM03时，取01240125FPMFPM1时，取FP0FPM05较低电压可减为03M。01266计算四分裂跳线的摆动弧垂；0127当跳线的施工平均弧垂FP0选定后，按大气过电压无风情况下跳线各分裂线档距中央的摆动弧垂计算式为01280129当。
24、跳线为单根或水平排列的两根导线时，上式中的DV0，则FAFBFCFDFP。列出D值计算式为0130013101320133列出跳线的平均档距LP、平均悬挂点间高差HP及各分裂跳线的档距LA、LB、LC、LD、高差HA、HB、HC、HD的算式为0134说明书CN104201631A1310/11页140135式中，01360137013801390140014101420143说明书CN104201631A1411/11页15014401450146式2937中的1、2，对转角内、外侧均取正值。01477计算跳线弧垂长度。0148由于跳线悬挂点处线夹尾端出口方向往往与跳线方向不一致以及跳线刚度的。
25、影响，根据以上已知档距中央的FP、FA、FB、FC、FD，根据下式求出与FP、FA、FB、FC、FD对应的TP、TA、TB、TC、TD01490150求出TP、TA、TB、TC、TD的均值并带入下式中，最终计算跳线弧垂长度为01510152最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。说明书CN104201631A151/2页16图1说明书附图CN104201631A162/2页17图2说明书附图CN104201631A17。