本發(fā)明涉及一種弧垂觀測方法，特別是一種架空輸電線路導(dǎo)線弧垂觀測方法。

背景技術(shù)：

架空線由桿塔支持實(shí)現(xiàn)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(xiàn)的因素有很多，例如大氣溫度、傳輸容量、導(dǎo)線應(yīng)力、環(huán)境因素等。在架空線路施工過程中，觀測導(dǎo)線弧垂是緊線工作的一個(gè)重要步驟，導(dǎo)線弧垂的精確度直接影響著送電線路的安全運(yùn)行，而送電線路的安全運(yùn)行是保證整個(gè)電網(wǎng)穩(wěn)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(diǎn)各不相同：導(dǎo)線緊線時(shí)通常采用經(jīng)緯儀觀測弧垂，有檔端角度法、檔外角度法和檔內(nèi)角度法三種觀測方法，均需利用輔助工具，同時(shí)需要對觀測進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，操作較為不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于全站儀的架空輸電線路導(dǎo)線弧垂觀測方法，解決傳統(tǒng)弧垂觀測中的地域限制與計(jì)算復(fù)雜等技術(shù)問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

所述方法包括：

以全站儀觀測點(diǎn)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(diǎn)、導(dǎo)線上弧垂最大的點(diǎn)，并得到這兩點(diǎn)之間的距離，設(shè)為檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差；

測量第一桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)至檔距水平位置的距離，設(shè)為第一高差；

測量第二桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)至檔距水平位置的距離，設(shè)為第二高差；

計(jì)算第一高差與第二高差的平均值，減去檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差后得到導(dǎo)線的弧垂。

所述全站儀架設(shè)在第一桿塔與第二桿塔的檔距的外側(cè)。

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(diǎn)導(dǎo)線高差由全站儀觀測點(diǎn)到檔距中點(diǎn)的距離乘以全站儀仰角的正切值得到。

所述導(dǎo)線上弧垂最大的點(diǎn)由以下步驟確定：

從第一桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第一掛點(diǎn)投影；

從第二桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第二掛點(diǎn)投影；

測量全站儀觀測點(diǎn)至第一掛點(diǎn)投影的距離，設(shè)為第一平距；

測量全站儀觀測點(diǎn)至第二掛點(diǎn)投影的距離，設(shè)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(shè)為水平角；

根據(jù)余弦定理計(jì)算第一掛點(diǎn)投影與第二掛點(diǎn)投影之間的距離；

根據(jù)正弦定理計(jì)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?。?/p>

根據(jù)余弦定理計(jì)算全站儀觀測點(diǎn)至檔距中點(diǎn)的距離，設(shè)為中點(diǎn)平距；

計(jì)算中點(diǎn)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(diào)整全站儀的水平角，將目鏡對準(zhǔn)導(dǎo)線，目鏡對應(yīng)導(dǎo)線上的點(diǎn)即為導(dǎo)線上弧垂最大的點(diǎn)，并記錄此時(shí)全站儀仰角的大小。

所述檔距中點(diǎn)由以下步驟確定：

在第一掛點(diǎn)投影與第二掛點(diǎn)投影中任選一個(gè)為起點(diǎn)；

在這兩個(gè)掛點(diǎn)投影的連線上取該距離的一半為檔距中點(diǎn)。

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。

本發(fā)明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(gè)點(diǎn)即可快速計(jì)算導(dǎo)線的弧垂，可以不受觀測地點(diǎn)的限制，操作簡單，定位精準(zhǔn)。本發(fā)明依據(jù)力學(xué)規(guī)律、平面幾何中的正弦定理與余弦定理，計(jì)算方便，結(jié)果精確。

附圖說明

圖1是基于全站儀的檔側(cè)導(dǎo)線弧垂觀測方法的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限定。

全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時(shí)進(jìn)行水平角、豎直角測量，斜距、平距、高差測量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、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(shù)全站儀具有免棱鏡觀測功能，不受觀測地點(diǎn)的限制，操作簡單，結(jié)果精確，提高效率。

以全站儀的觀測點(diǎn)所在高度作為檔距的水平位置，從第一桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第一掛點(diǎn)投影；從第二桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第二掛點(diǎn)投影。以全站儀的觀測點(diǎn)、第一掛點(diǎn)投影與第二掛點(diǎn)投影所形成的平面投影三角形為基準(zhǔn)，通過全站儀的免棱鏡功能，觀測第一桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)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(diǎn)至第一掛點(diǎn)投影的距離，設(shè)為第一平距。觀測第二桿塔的導(dǎo)線掛點(diǎn)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(diǎn)至第二掛點(diǎn)投影的距離，設(shè)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(shè)為水平角。根據(jù)余弦定理計(jì)算得到第一掛點(diǎn)投影與第二掛點(diǎn)投影之間的距離，根據(jù)正弦定理計(jì)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(xué)規(guī)律可知，導(dǎo)線上弧垂最大的點(diǎn)的位置的投影為平面投影三角形內(nèi)邊的中點(diǎn)，即檔距的中點(diǎn)；根據(jù)余弦定理計(jì)算全站儀觀測點(diǎn)至檔距中點(diǎn)的距離的長度、中點(diǎn)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(zhuǎn)全站儀使水平角等于中點(diǎn)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(diào)整目鏡對準(zhǔn)導(dǎo)線，記錄全站儀的仰角，檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差的值等于中點(diǎn)平距乘以仰角的正切，最后計(jì)算兩個(gè)導(dǎo)線掛點(diǎn)高差與的平均值減去檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差得到導(dǎo)線弧垂。

根據(jù)力學(xué)理論，導(dǎo)線上曲率最大點(diǎn)是檔距最低點(diǎn)，參照附圖1的點(diǎn)P所示；導(dǎo)線上弧垂最大點(diǎn)是檔距中點(diǎn)所對應(yīng)的點(diǎn)，參照附圖1的點(diǎn)C所示。當(dāng)導(dǎo)線兩側(cè)掛點(diǎn)等高時(shí)，曲率最大點(diǎn)P與弧垂最大點(diǎn)C重合；當(dāng)導(dǎo)線兩側(cè)掛點(diǎn)不等高時(shí)，曲率最大點(diǎn)P與弧垂最大點(diǎn)C分離，分離距離由導(dǎo)線所受張力和兩掛點(diǎn)之間高差確定。

參照附圖1，本實(shí)施例由第一桿塔1、第二桿塔2、導(dǎo)線3、全站儀4組成，導(dǎo)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(cè)。

本方法發(fā)明實(shí)施步驟如下：首先，以全站儀4的觀測點(diǎn)O所在高度作為檔距的水平位置，從第一桿塔1的導(dǎo)線掛點(diǎn)A出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第一掛點(diǎn)投影A′；從第二桿塔2的導(dǎo)線掛點(diǎn)B出發(fā)，向檔距的水平位置作垂線，得到的垂足設(shè)為第二掛點(diǎn)投影B′。以全站儀4的觀測點(diǎn)O、第一掛點(diǎn)投影A′與第二掛點(diǎn)投影B′所形成的平面投影三角形OA′B′為基準(zhǔn)，通過全站儀4的免棱鏡功能，觀測第二桿塔2的導(dǎo)線掛點(diǎn)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(diǎn)O至第二掛點(diǎn)投影B′的距離，設(shè)為第二平距。觀測第一桿塔1的導(dǎo)線掛點(diǎn)A至檔距水平位置A′B′的距離，記為第一高差A(yù)A′；觀測全站儀4的觀測點(diǎn)O至第一掛點(diǎn)投影A′的距離，設(shè)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(shè)為水平角β。根據(jù)余弦定理計(jì)算得到第一掛點(diǎn)投影A′與第二掛點(diǎn)投影B′之間的距離（檔距長度）A′B′，根據(jù)正弦定理計(jì)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(xué)規(guī)律可知，導(dǎo)線上弧垂最大的點(diǎn)C的位置的投影C′為平面投影三角形OA′B′內(nèi)A′B′邊的中點(diǎn)，即檔距的中點(diǎn)；根據(jù)余弦定理計(jì)算全站儀觀測點(diǎn)至檔距中點(diǎn)的距離（中點(diǎn)平距）的長度、中點(diǎn)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(zhuǎn)全站儀4使水平角等于∠B′OC′，豎直方向調(diào)整目鏡對準(zhǔn)導(dǎo)線3，記錄全站儀4的仰角∠COC′為α，檔距中點(diǎn)高差（檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差）CC′的值等于中點(diǎn)平距乘以仰角α的正切：OC′tan α，最后計(jì)算兩個(gè)導(dǎo)線掛點(diǎn)高差A(yù)A′與BB′的平均值減去檔距中點(diǎn)導(dǎo)線高差CC′得到導(dǎo)線弧垂CD。

本發(fā)明較傳統(tǒng)弧垂測量方法具有任意選址、精確性高、操作簡單等特點(diǎn)，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(shù)與儀器等領(lǐng)域。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。