一种定长小档距导地线线长测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种定长小档距导地线线长测量装置，包括在张力机和铁塔之间依次设置的用于放置导地线的机架、第一放线滑车和第二放线滑车，临近张力机的机架上设置有导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置和导地线张力测量装置；临近铁塔的第二放线滑车上设置有光电检测装置，导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置、导地线张力测量装置和光电检测装置分别连接工控机。本发明将需要测量的导地线长度划分为多个定长小档距和部分尾数分别进行测量，通过导地线喷涂装置和光电检测装置的配合使用，极大地提高了测量精度，避免导地线结构性伸长、塑性伸长的影响，提高工作效率与质量；同时能够节省0.2%的导地线量，减少弧垂观测时间。
【专利说明】一种定长小档距导地线线长测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导地线线长测量装置及测量方法，尤其涉及一种定长小档距导地线线长测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]目前，输电线路施工过程中采用装配式架线方法，具有不用观测弧垂、避免大雾等恶劣天气影响、节约导地线线长、减少高空作业等方面的优点。在装配式架线过程中，最核心和最困难的问题是如何对导地线长度进行精确测量。在《电力建设》2012年第33卷第10期中有对装配式架线的相关介绍:在厂家生产导地线时作出导地线线长的等距标记，在施工时根据需要的无荷线长(需要考虑温度、张力、挠度位移、耐张串长度等因素)，考虑导地线塑性伸长、弹性伸长、温度伸长等影响，计算出实际需要的线长，利用该线长根据导地线厂家的标记控制展放导地线的线长，完成导地线线长的控制。厂家在控制导地线线长时大多采用的是LaserSpeed非接触式激光测长仪，利用激光多普勒测速原理，测量导地线长度，测量精度高达±0.03%。如文中介绍，现有的测量方法是在厂家完成导地线的定长制造和标记画印，在实际施工时，根据换算和标记进行计算控制导地线长度，实现装配式架线。
[0003]在导地线制造厂家进行标记画印时，对张力、温度的影响没有进行考虑。制造导地线时张力较小，导地线伸长不能采用弹性考虑，一般弹性系数的适用范围是破断力的15%-50%，因此，采用现有的测量方法在计算时产生的误差较大。另外，导地线制造时温度对导地线的线长影响也较大。温度差1°C，对导地线线长的影响就达20.5ppm,由于每一盘导地线在制造过程中温度差别较大，对导地线长度影响将会大大增加。因此，现有的测量方法测量精度不能满足实际弧垂对线长精度要求，根据计算，若要满足±2.5%的弧垂精度要求，则线长测量精度要求至少要达到±0.01%以下。倘若需要满足子导地线50mm的要求，线长测量精度则要达到±0.00167%，显然，目前的测量精度无法达到要求。
[0004]综上所述，现有的测控技术不能满足相导地线弧垂误差对线长精度的要求，更不能满足子导地线弧垂误差对导地线线长精度的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种定长小档距导地线线长测量装置及测量方法，能够将测量精度控制到±0.01%以下，提高测量精度，同时还可以避免导地线结构性伸长、塑性伸长的影响，提高工作效率与质量。
[0006]本发明采用下述技术方案:
[0007]一种定长小档距导地线线长测量装置，包括在张力机和铁塔之间依次设置的用于放置导地线的机架、第一放线滑车和第二放线滑车，临近张力机的机架上设置有导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置和导地线张力测量装置；临近铁塔的第二放线滑车上设置有光电检测装置，导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置、导地线张力测量装置和光电检测装置分别连接工控机。[0008]所述的机架上设置有激光测距仪，第一放线滑车和第二放线滑车上分别设置有激光反射装置，激光测距仪连接工控机。
[0009]所述的第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离不大于100米。
[0010]一种利用权利要求1所述定长小档距导地线线长测量装置进行导地线线长测量的方法，包括以下步骤:
[0011]A:在张力机和铁塔之间依次设置用于放置导地线的机架、第一放线滑车和第二放线滑车，然后进入步骤B;
[0012]B:设定第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离为定长小档距Is，第一放线滑车和第二放线滑车之间的导地线长度为Ls ;设需要测量的导地线长度为L1，依次计算需要测量的导地线长度L1在现场温度及现场张力条件下的线长L2,、需要测量的定长小档距次数M，然后进入步骤C ;
[0013]其中，L2=LfaL1 (Vt1) +L1 (T2-T1) / (ES)
[0014]M=L2/ (Lse+I2)；
[0015]L定=1 定/cos β+W2I 定 3Cos β / (24Η2)；
[0016]tani3=h/l 定；
[0017]α为线性膨胀系数；t2为现场温度，单位为摄氏度山为设定温度，单位为摄氏度；T2为现场张力，单位为N J1为设定张力，单位为N ；E为弹性模量，单位为N/mm2 ；S为导地线的横截面积，单位为mm2 ；h为定长小档距的高度差，单位为米；12为导地线喷涂装置和第一放线滑车之间的水平距离，单位为米;w为导地线的单位长度重量，单位为N ;H为水平张力，单位为N ； β为高差角，单位为度；
[0018]C:工控机首先控制导地线喷涂装置在导地线上进行起始标记喷涂，设起始标记为1，然后开始放线；当导地线喷涂有起始标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的起始标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断起始标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤D ;
[0019]D:工控机控制导地线喷涂装置在导地线上进行第二次标记喷涂，设第二次标记为2，然后继续进行放线；当导地线喷涂有第二次标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的第二次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第二次标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤E ；
[0020]E:工控机控制导地线喷涂装置在导地线上进行第N次标记喷涂，设第N次标记为N，然后继续进行放线；当导地线喷涂有第N次标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的第N次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第N次标记已到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分，进入步骤F ;
[0021]F:继续进行放线，并由工控机控制激光计米仪测量继续放线的长度，当激光计米仪测量到继续放线的长度到达需要测量的定长小档距次数M的小数部分所代表的长度时，停止放线；此时，从导地线喷涂装置处到喷涂有起始标记位置处的导地线长度即为需要测量的导地线长度为L2。
[0022]步骤B中，利用机架上设置的激光测距仪、第一放线滑车和第二放线滑车上分别设置的激光反射装置测量定长小档距I
[0023]步骤A中，所述的第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离不大于100米。
[0024]本发明将需要测量的导地线长度划分为多个定长小档距和部分尾数分别进行测量，通过导地线喷涂装置和光电检测装置的配合使用，极大地提高了测量精度，避免导地线结构性伸长、塑性伸长的影响，提高工作效率与质量；同时能够节省0.2%的导地线量，减少弧垂观测时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述定长小档距导地线线长测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本发明包括用于放置导地线I且在张力机和铁塔之间依次设置的机架2、第一放线滑车3和第二放线滑车4，临近张力机的机架2上设置有导地线喷涂装置5和激光计米仪6，导地线喷涂装置5用于在导地线I上喷涂画印标记和定长标记；激光计米仪6用于对导地线I长度除去定长小档距后的尾数进行测量。临近铁塔的第二放线滑车4上设置有光电检测装置7，光电检测装置7可对导地线喷涂装置5喷涂的画印标记和定长标记进行检测；导地线喷涂装置5、激光计米仪6和光电检测装置7分别连接工控机。为了能够对第一放线滑车3和第二放线滑车4之间的水平距离进行检测，机架2上还设置有激光测距仪8，第一放线滑车3和第二放线滑车4上分别设置有激光反射装置9，激光测距仪8连接工控机。激光测距仪8可发射激光并分别通过第一放线滑车3和第二放线滑车4上分别设置的激光反射装置9进行发射，从而达到测量距离的目的。机架2上还设置有温度测量装置10和导地线张力测量装置11，温度测量装置10和导地线张力测量装置11分别连接工控机。导地线张力测量装置11用于测量导地线I张力；温度测量装置10用于测量导地线I展放时的温度。为了保证测量精度，第一放线滑车3和第二放线滑车4之间的水平距离即定长小档距I g不大于100米。
[0027]在利用本发明所述定长小档距导地线线长测量装置进行导地线I线长测量的方法，包括以下步骤:
[0028]A:在张力机和铁塔之间依次设置用于放置导地线I的机架2、第一放线滑车3和第二放线滑车4，然后进入步骤B ；
[0029]B:设定第一放线滑车3和第二放线滑车4之间的水平距离为定长小档距I定，第一放线滑车3和第二放线滑车4之间的导地线I长度为L定;设需要测量的导地线I长度为L1，依次计算需要测量的导地线I长度L1在现场温度及现场张力条件下的线长L2,、需要测量的定长小档距次数M，然后进入步骤C ；
[0030]其中，L2=LfaL1 (Vt1) +L1 (T2-T1) / (ES)
[0031]M=L2/(L 定+I2)；
[0032]L定=1 定/cos β+W2I 定 3Cos β / (24Η2)；
[0033]tani3=h/l 定；
[0034]α为线性膨胀系数；t2为现场温度，单位为摄氏度山为设定温度，单位为摄氏度；T2为现场张力，单位为N J1为设定张力，单位为N ；E为弹性模量，单位为N/mm2 ；S为导地线I的横截面积，单位为mm 2 ；h为定长小档距的高度差，单位为米；12为导地线喷涂装置5和第一放线滑车3之间的水平距离，单位为米;w为导地线的单位长度重量，单位为N ；H为水平张力，单位为N ； β为高差角，单位为度；
[0035]C:工控机首先控制导地线喷涂装置5在导地线I上进行起始标记喷涂，设起始标记为1，然后开始放线；当导地线I喷涂有起始标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，光电检测装置7将会检测到导地线I喷涂的起始标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断起始标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤D ;
[0036]D:工控机控制导地线喷涂装置5在导地线I上进行第二次标记喷涂，设第二次标记为2，然后继续进行放线；当导地线I喷涂有第二次标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，光电检测装置7将会检测到导地线I喷涂的第二次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第二次标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤E ;
[0037]E:工控机控制导地线喷涂装置5在导地线I上进行第N次标记喷涂，设第N次标记为N，然后继续进行放线；当导地线I喷涂有第N次标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，光电检测装置7将会检测到导地线I喷涂的第N次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第N次标记已到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分，进入步骤F ；
[0038]F:继续进行放线，并由工控机控制激光计米仪6测量继续放线的长度，当激光计米仪6测量到继续放线的长度到达需要测量的定长小档距次数M的小数部分所代表的长度时，停止放线；此时，从导地线喷涂装置5处到喷涂有起始标记位置处的导地线I长度即为需要测量的导地线I长度为L2。
[0039]在步骤B中对定长小档距I s进行测量时，可利用机架2上设置的激光测距仪8、第一放线滑车3和第二放线滑车4上分别设置的激光反射装置9测量定长小档距I s。为了保证测量精度，第一放线滑车3和第二放线滑车4之间的水平距离即定长小档距I s不大于100 米。
[0040]下面结合具体实施例说明本发明的工作过程:
[0041]假设需要测量的导地线I长度为L1为270米，设定温度h为30 °C，设定张力T1为2400kg*9.8N/kg=23520N,定长小档距Ise为50米，定长小档距的高度差h为0.2m，导地线喷涂装置5和第一放线滑车3之间的水平距离12为0.5m,导地线I的单位长度重量 w 为 1.349kg*9.8N/kg=13.22N,实测现场温度 t2 为 32°C，现场张力 T2 为 1500kg*9.8N/kg=14700N,弹性模量E为65000N/mm2，截面积A为425.24mm2,线性膨胀系数α为20.5X10'
[0042]根据公式tan β =h/l定，可以求出高差角β为0.229° ,则cosP为0.999992 ;
[0043]根据导地线I无荷线长相等的公式，可以求出32°C时1500kg张力下的线长L2=L1+ a L (Vt1) +L1 (T2-T1) / (ES),则 270m 导地线 132°C 时 1500kg 张力下的线长为L2=270+20.5X 10_6*270* (32-30) + (14700-23520) *270/ (65000*425.24) =269.914m ;
[0044]根据公式L定=1 定/cos β+W2I 定3Cos β / (24H2)可以求出 L定为 50.0046m ;
[0045]根据公式M=L2/(L定+I2)，可以求出需要测量的定长小档距次数M为5.344次。[0046]首先，工控机控制导地线喷涂装置5在导地线I上进行起始标记喷涂，设起始标记为1，然后开始放线；当导地线I喷涂有起始标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，光电检测装置7将会检测到导地线I喷涂的起始标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断起始标记未到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；然后工控机控制导地线喷涂装置5在导地线I上进行第二次标记喷涂，设第二次标记为2，然后继续进行放线；当导地线I喷涂有第二次标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，光电检测装置7将会检测到导地线I喷涂的第二次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第二次标记已到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；当导地线I喷涂有第五次标记的位置到达第二放线滑车4上设置的光电检测装置7时，工控机判断已到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分，工控机控制激光计米仪6即刻进行测量继续放线的长度，当激光计米仪6测量到继续放线的长度到达需要测量的定长小档距次数M的小数部分所代表的长度时，即0.344* (L ^+I2)为17.3722米时，工控机停止放线；此时，从导地线喷涂装置5处到喷涂有起始标记位置处的导地线I长度即为需要测量的导地线I长度为L2。连续档时，只需重复操作即可。
[0047]由于定长小档距I s、定长小档距的高度差h、导地线喷涂装置5和激光计米仪6之间的水平距离I2、导地线I的重量W、水平张力H等参数均可在现场进行测量得出，能够保证所有参数在同一张力、温度条件下，提高测量精度。本发明中，(Ls+12)的测量误差能够控制在0.005%以内，尾数测量误差能够控制在0.03%以内，因此，需要测量的定长小档距次数M越多，整体测量误差越小。按小档距I定为80m、需要测量的导地线I长度为500m计算，测控误差在0.008%,能够满足相导地线I的弧垂误差要求。
[0048]本发明还具有以下优点:
[0049]1.导地线I线长对张力变化不明显，对张力测量精度要求较低，一般±2%张力误差时，导地线I线长不超过1_。
[0050]2.采用了在线方法进行测量，在弹性系数的适用范围内，能够实现装配式架线的现场化。
[0051]3.线长测量时只需测量张力、温度的瞬时值，计算量小，计算精度高。
[0052]4.确保装配式架线能够完成，大大节省导地线1，节省可达0.2%的导地线I量，减少弧垂观测时间。
[0053]5.可以提高子导地线I测控精度。
【权利要求】
1.一种定长小档距导地线线长测量装置，其特征在于:包括在张力机和铁塔之间依次设置的用于放置导地线的机架、第一放线滑车和第二放线滑车，临近张力机的机架上设置有导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置和导地线张力测量装置；临近铁塔的第二放线滑车上设置有光电检测装置，导地线喷涂装置、激光计米仪、温度测量装置、导地线张力测量装置和光电检测装置分别连接工控机。
2.根据权利要求1所述的定长小档距导地线线长测量装置，其特征在于:所述的机架上设置有激光测距仪，第一放线滑车和第二放线滑车上分别设置有激光反射装置，激光测距仪连接工控机。
3.根据权利要求2所述的定长小档距导地线线长测量装置，其特征在于:所述的第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离不大于100米。
4.一种利用权利要求1所述定长小档距导地线线长测量装置进行导地线线长测量的方法，其特征在于，包括以下步骤: A:在张力机和铁塔之间依次设置用于放置导地线的机架、第一放线滑车和第二放线滑车，然后进入步骤B; B:设定第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离为定长小档距I定，第一放线滑车和第二放线滑车之间的导地线长度为Ls ;设需要测量的导地线长度为L1，依次计算需要测量的导地线长度L1在现场温度及现场张力条件下的线长L2，、需要测量的定长小档距次数M，然后进入步骤C ; 其中，L2=Lja L1 (Vt1) +L1 (T2-T1)/ (ES)
M=L2/(L 定+I2)；
L定=1 定/cos β+W2I 定 `3Cos β / (24Η2)；
tan β =h/l 定； α为线性膨胀系数；t2为现场温度，单位为摄氏度山为设定温度，单位为摄氏度；T2为现场张力，单位为N J1为设定张力，单位为N ；Ε为弹性模量，单位为N/mm2 ；S为导地线的横截面积，单位为mm2 ；h为定长小档距的高度差，单位为米；12为导地线喷涂装置和第一放线滑车之间的水平距离，单位为米;w为导地线的单位长度重量，单位为N ;H为水平张力，单位为Ν;β为高差角，单位为度； C:工控机首先控制导地线喷涂装置在导地线上进行起始标记喷涂，设起始标记为1，然后开始放线；当导地线喷涂有起始标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的起始标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断起始标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤D ; D:工控机控制导地线喷涂装置在导地线上进行第二次标记喷涂，设第二次标记为2，然后继续进行放线；当导地线喷涂有第二次标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的第二次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第二次标记是否到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分；若达到，则进入步骤F ;若未达到，则进入步骤E ； E:工控机控制导地线喷涂装置在导地线上进行第N次标记喷涂，设第N次标记为N，然后继续进行放线；当导地线喷涂有第N次标记的位置到达第二放线滑车上设置的光电检测装置时，光电检测装置将会检测到导地线喷涂的第N次标记，并发送信号至工控机；此时工控机判断第N次标记已到达需要测量的定长小档距次数M的整数部分，进入步骤F ; F:继续进行放线，并由工控机控制激光计米仪测量继续放线的长度，当激光计米仪测量到继续放线的长度到达需要测量的定长小档距次数M的小数部分所代表的长度时，停止放线；此时，从导地线喷涂装置处到喷涂有起始标记位置处的导地线长度即为需要测量的导地线长度为L2。
5.根据权利要求4所述的导地线线长测量的方法，其特征在于:步骤B中，利用机架上设置的激光测距仪、第一放线滑车和第二放线滑车上分别设置的激光反射装置测量定长小档距I定。
6.根据权利要求5所述的导地线线长测量的方法，其特征在于:步骤A中，所述的第一放线滑车和第二放线滑车之间的水平距离不大于100米 。
【文档编号】G01B11/04GK103512504SQ201310467221
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】刘万东, 金红专, 蔡伟, 李君章, 张国志, 侯东红, 梅志强 申请人:国家电网公司, 河南送变电工程公司