本实用新型涉及一种架空输电线路自动弧垂检测及紧线系统，属于电力施工工程技术领域。
背景技术：
架空输电线路是电力工业的大动脉，是电力系统的重要组成部分。输电线路导线在相邻杆塔间下垂形成弧形曲线，下垂幅度称为弧垂。弧垂大小与档距、高差、导线长度、导线重量、导线所受应力有关，气温、风、冰雪等自然因素亦对其产生影响。对架空输电线路进行弧垂的准确观测，并指导紧线作业直至达到目标弧垂，是确保施工质量的重要过程。
架空线路的导线弧垂计算所依据的基本理论已十分成熟。由于导线的两悬挂点之间的距离很大，导线材料的刚性对电线悬挂于空中的几何形状影响很小，所以可假定为一根处处铰接的柔软链条，符合“悬链线”公式。基于该理论近似，对于一条空中导线，只需给定导线的两个悬挂点以及中间某一点的坐标，就可确定该导线的形状，也可推导出该导线的弧垂。
紧线作业完成后，若导线的弧垂与目标值偏离过大，将给后续输电线路的运行带来诸多危害：若弧垂值太小，拉紧的导线应力大，若温度降低，导线会被强制进一步拉长甚至拉断。尤其在南方雨雪灾害气候条件下，杆塔容易发生倒伏风险；若弧垂值太大，对被跨越物安全距离不足，受到系统持续过电压、高气温和重负荷等多因素影响，导线会发生自摆动，从而造成导线间和导线相对杆塔之间发生放电；在大风台风等恶劣气候条件下，导线会发生超出其允许范围的摆动，造成导线相互鞭击损伤以及与杆塔连接部分导线损坏断股。
国内架空输电线路导线的施工过程中，每相子导线均是采用人工弧垂观测与人工紧线的方式。人工方式进行弧垂观测和紧线的过程是：人工肉眼通过经纬仪观测一根导线的最低点，计算出弧垂并与设计给出的弧垂表比较判定，由指挥人员通过对讲机将当前的弧垂情况传达给远处的紧线人员，紧线人员采用执行器(如绞磨、手扳葫芦等工具)对该导线进行收紧或放松。一般作业过程，要通过较多次的人工观测弧垂、信息传达、紧线执行的来回，才能把导线的弧垂调整至目标范围内。一方面，人工观测弧垂易受地形、通视条件等方面限制，且观测结果直接依赖于观测人员的经验知识、仪器操作技能、作业过程严谨性等人为因素，缺乏一致性与权威性；另一方面，人工紧线作业不仅需要多个人员，且耗费体力、具有一定的作业风险，有时还需要人工登塔作业。现有的弧垂检测和紧线过程对检测环境条件要求较高，能见度较差的状况下，人工观测弧垂和紧线作业无法开展；人工紧线所需作业人员较多，难度较大，对观测人员的经验要求比较高，且对现场安全管理要求较高；弧垂观测人员需经过系统培训掌握人工观测的工作方法，目前有丰富经验的弧垂观测人员在行业内比较紧缺，而且人工观测的弧垂数据缺乏客观性与一致性。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中弧垂检测及紧线过程效率较低、检测受环境因素影响、对检测人员要求较高、具有一定的作业风险的不足，提供一种架空输电线路自动弧垂检测及紧线系统，技术方案如下：
架空输电线路自动弧垂检测及紧线系统，
包括行走设置于待测导线上的无线遥控小车，无线遥控小车上设有接收卫星定位系统发出的位置信息的卫星接收装置；无线遥控小车上设置无线通信系统；收放导线的紧线执行器；位于地面的控制站；
控制站发出移动指令通过无线通信系统传输至无线遥控小车，控制无线遥控小车移动至测试位置；
无线遥控小车获取测试位置处的位置信息并通过无线通信系统传输至控制站；
控制站对待测位置处的位置信息处理后计算弧垂值，将计算弧垂值与控制站中的目标弧垂进行比对后，控制站发送紧线指令控制紧线执行器收放导线。
进一步地，紧线执行器与控制站数据传输连接，接收紧线指令后收放导线。
优选地，紧线执行器与控制站有线传输。
优选地，紧线执行器与控制站无线传输。
进一步地，卫星定位系统为高精度北斗高科卫星，提供多星信号。
进一步地，无线遥控小车上设有用于探测无线遥控小车位置信息的高精度定位探测头。
进一步地，控制站还包括显示导线当前位置弧垂检测值的人机界面。
进一步地，控制站包括弧垂标准数据库查询模块及数据接口。
进一步地，紧线执行器为程控紧线执行器。
进一步地，待测位置包括导线的至少一端的悬挂点以及导线的中点位置。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
本实用新型对架空输电线路的导线弧垂进行实时在线检测，通过控制站计算当前的实时弧垂值，计算出与目标弧垂值之间的差值，进而通过紧线执行器调整弧垂至目标弧垂值，弧垂自动检测和自动紧线，还可用于在施工现场对已经完成紧线作业的导线进行更精细化的复测。
附图说明
图1是弧垂检测工作原理示意图；
图2是本实用新型的弧垂检测流程图；
图中：1-杆塔，2-导线，3-无线遥控小车，31-卫星接收装置，4-卫星定位系统，5-控制站，6-紧线执行器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，架空输电线路自动弧垂检测及紧线系统，
包括行走设置于待测导线2上的无线遥控小车3，无线遥控小车3上设有接收卫星定位系统4发出的位置信息的卫星接收装置31；无线遥控小车3上设置无线通信系统；收放导线的紧线执行器6；位于地面的控制站5；
控制站5发出移动指令通过无线通信系统传输至无线遥控小车3，控制无线遥控小车3移动至测试位置；
无线遥控小车3获取测试位置处的位置信息并通过无线通信系统传输至控制站5；输电线路导线2在相邻杆塔1间下垂形成弧形曲线，下垂幅度称为弧垂；本实用新型在输电线路施工架设过程中对导线2的弧垂进行持续实时测量，卫星接收装置31接收卫星信号，并获得自身的位置信息即坐标数据。
控制站5对待测位置处的位置信息处理后计算弧垂值，将计算弧垂值与控制站5中的目标弧垂进行比对后，控制站5发送紧线指令控制紧线执行器6收放导线。计算弧垂值即导线所处位置的当前弧垂，控制站5通过对比计算弧垂值与目标弧垂得出两者间的差值，发送紧线指令给可由程序控制的紧线执行器6，对导线2进行收紧或放松，并最终使计算弧垂值与目标弧垂一致。
具体地，紧线执行器6与控制站5数据传输连接，接收紧线指令后收放导线。
紧线执行器6与控制站5无线传输。无线传输采用无线电台。
具体地，卫星定位系统4为高精度北斗高科卫星，提供多星信号。
具体地，无线遥控小车3上设有用于探测无线遥控小车3位置信息的高精度定位探测头。要达到弧垂检测精度指标，依赖于随无线遥控小车3运行的探测头所能获取的坐标位置精度，可实现厘米级的精度，足以满足导线2弧垂检测的要求。
具体地，控制站5还包括显示导线2当前位置弧垂检测值的人机界面。
具体地，控制站5包括弧垂标准数据库查询模块及数据接口。控制站5为一套便携易用且适用于施工现场的嵌入式电脑软硬件系统，不仅可通过处理卫星定位系统4采集的数据来获得当前弧垂、发送指令控制紧线执行器6开展自动化收线紧线作业，弧垂标准数据库查询模块便于开展施工作业的集中管控与标准化。本实用新型的成套产品与技术显著促进架线施工的过程质量控制、标准化作业。
具体地，紧线执行器6为程控紧线执行器。
具体地，待测位置包括导线的至少一端的悬挂点以及导线2的中点位置。
弧垂检测过程如下：
第一种弧垂检测方法，无线遥控小车3上的高精度的卫星接收装置31获取导线2两端悬挂点的坐标数据，然后控制站5控制卫星接收装置31随无线遥控小车3移动到到导线2在水平投影方向的中点位置，获取该中点位置的高程数据，再综合两悬挂点的高程数据就可通过控制站5的内部软件对测得位置数据进行处理获得当前导线2的检测弧垂值。若无线遥控小车3偏离了该平面位置，控制站5将发出指令通过无线通信系统传输给无线遥控小车3使其行走并回到该位置。本实用新型的弧垂检测及紧线系统在不依赖于悬链线计算公式的情况下直接测出较精确的导线2弧垂值。本实用新型可直接通过卫星定位系统4获取导线2轮廓上所处位置处的坐标数据，并可用于实时测量导线2的弧垂与自动紧线。
另一种检测方法则是为提升现场弧垂检测的工作效率。仅通过获取导线2的单端悬挂点及部分的某个导线2中间的实测点的坐标数据，并结合控制站5中的导线2在该实测点的设计档距，然后采用悬链线计算公式来进行弧垂值的估算，是一种间接的弧垂检测，但由于在悬挂点及导线2中间的实测点坐标数据的准确度高，因此所估算出的导线2弧垂数据仍优于人工观测。
本实用新型实现了对导线2的自动弧垂检测，控制站5、无线遥控小车3和卫星定位系统4完成了弧垂的实测或估算后，与控制站5内部预存的目标弧垂进行对比。若当前导线2弧垂大于目标弧垂，则发紧线指令给紧线执行器6进行收紧；反之，则发送松线指令给紧线执行器进行放松。控制站5在紧线执行器6的动态过程中，持续进行导线2弧垂的检测与更新，直至当前测得的弧垂与目标弧垂吻合。实现实时在线检测弧垂与紧线，最终调整以达到目标弧垂值。控制站5上还具有实时显示导线2当前位置的检测弧垂值的人机界面，并通过对比检测弧垂值与目标弧垂值，通过控制站5的内部程序控制紧线执行器6对导线2进行收紧或放松，实现无人化的自动紧线，直至导线2达到目标弧垂值。实际使用时，紧线执行器6与控制站5之间的数据通信也能用有线传输。
与此同时，本实用新型的系统可用于在施工现场对已经完成紧线作业的导线2进行更精细化的复测：行走于导线2上的无线遥控小车3搭载了高精度定位探测头，高精度定位探测头持续给出当前坐标数据，无线遥控小车3在导线2上走完整个档距，即可获得整个导线2的轨迹数据，并可采用曲线拟合方式绘制出整条导线2的延展轮廓。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
1.架空输电线路自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，
包括行走设置于待测导线上的无线遥控小车，所述无线遥控小车上设有接收卫星定位系统发出的位置信息的卫星接收装置；所述无线遥控小车上设置无线通信系统；收放导线的紧线执行器；位于地面的控制站；
所述控制站发出移动指令通过所述无线通信系统传输至所述无线遥控小车，控制所述无线遥控小车移动至测试位置；
所述无线遥控小车获取测试位置处的位置信息并通过所述无线通信系统传输至所述控制站；
所述控制站对待测位置处的位置信息处理后计算弧垂值，将所述计算弧垂值与所述控制站中的目标弧垂进行比对后，所述控制站发送紧线指令控制所述紧线执行器收放导线。
2.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述紧线执行器与所述控制站数据传输连接，接收所述紧线指令后收放导线。
3.根据权利要求2所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述紧线执行器与所述控制站有线传输。
4.根据权利要求2所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述紧线执行器与所述控制站无线传输。
5.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述卫星定位系统为高精度北斗高科卫星，提供多星信号。
6.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述无线遥控小车上设有用于探测所述无线遥控小车位置信息的高精度定位探测头。
7.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述控制站还包括显示导线当前位置弧垂检测值的人机界面。
8.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述控制站包括弧垂标准数据库查询模块及数据接口。
9.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述紧线执行器为程控紧线执行器。
10.根据权利要求1所述的自动弧垂检测及紧线系统，其特征在于，所述待测位置包括导线的至少一端的悬挂点以及导线的中点位置。
技术总结