CN113959402B - 一种电力架空线路弧垂点高程监测方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力架空线路弧垂点高程监测方法、设备及介质，该方法包括：采用光学经纬仪确定电力架空线路弧垂初始监测点的大地坐标、初始监测点在地面的投影坐标以及对周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标进行预处理后的大地坐标；根据初始监测点的大地坐标、初始监测点在地面的投影坐标以及处理后的大地坐标，计算在地心直角坐标系中弧垂监测点距离地面的高程初始值以及弧垂监测点距离地面的高程监测值；根据计算弧垂监测点距离地面的高程初始值与弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值，判断电力架空线路是否存在舞动，并输出判断结果。本发明降低了架空线路弧垂测量成本以及提高了测量的精度。

Description

一种电力架空线路弧垂点高程监测方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及电力设备监测技术领域，尤其涉及一种电力架空线路弧垂点高程监测方法、设备及介质。

背景技术

电厂输出的电能需要经过长距离的输送过程才能到达用户端，目前电能输送主要依赖输电架空线路，其中，弧垂是架空线路运行的重要安全指标，其是指相邻两基杆塔上，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。其中，架空线路在长期的运行中，受强风舞动、重力等影响，可能存在固定点螺栓松动等问题，导致线路的弧垂增大。当输电线路弧垂增大时，在后续重力、应力等影响下会进一步导致导线对交叉跨越物距离不够，影响交叉跨越区域的安全性，对区域内的设备运行、人员活动产生极大地安全隐患。

现有架空线路弧垂观测主要通过光学经纬仪，需要专业人员在现场开展，输电线路分布广、现场环境恶劣，导致观测成本高。目前也有通过摄像头、激光雷达等来监测弧垂点高程的方法，但是摄像头和激光雷达的方法同样成本较高，并且监测计算原理复杂，实际运行时监测精度不够高，导致测量效果不好。

发明内容

本发明目的在于，提供一种电力架空线路弧垂点高程监测方法、设备及介质，以解决现有技术架空线路弧垂测量成本高且精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电力架空线路弧垂点高程监测方法，包括：

采用光学经纬仪确定电力架空线路弧垂初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标；

对所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标进行预处理，获取处理后的大地坐标；

根据所述初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及所述处理后的大地坐标，计算在地心直角坐标系中所述弧垂监测点距离地面的高程初始值以及所述弧垂监测点距离地面的高程监测值；

根据计算所述弧垂监测点距离地面的高程初始值与所述弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值，判断电力架空线路是否存在舞动，并输出判断结果。

优选地，将所述初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及所述处理后的大地坐标分别转换成相应的地心直角坐标，转换公式如下：

/>

式中，(X_A,Y_A,Z_A)表示初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_A,Y_A,Z_A分别表示初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，(X_G,Y_G,Z_G)表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_G,Y_G,Z_G分别表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，(X_P,Y_P,Z_P)表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_P,Y_P,Z_P分别表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，N_A,N_G,N_P分别表示初始监测点、初始监测点在地面的投影点以及处理后的大地坐标的参考椭圆的卯酉圈曲率半径。

优选地，根据计算所述初始监测点的大地坐标以及所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的差值，获取所述弧垂监测点距离地面的高程初始值；

根据计算所述处理后的大地坐标以及所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的差值，获取所述弧垂监测点距离地面的高程监测值。

优选地，根据所述初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定所述弧垂监测点距离地面的高程初始值作为第一差值；

根据所述处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定所述弧垂监测点距离地面的高程监测值作为第二差值；

根据所述第一差值与所述第二差值的差值的绝对值，确定所述弧垂监测点距离地面的高程初始值与所述弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值作为第三差值。

优选地，所述判断电力架空线路是否存在舞动，并输出判断结果，包括：

若所述第三差值大于所述第一差值的5％，则进行预警并判定电力架空线路存在舞动；

进一步地，根据所述第三差值大于所述第一差值的5％的时间点获取电力架空线路舞动前N组所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度，计算所述前N组所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度中任意两组之间的绝对值和整体均值，并获取所述任意两组绝对值之间最大绝对值；

若所述最大绝对值大于所述整体均值的10％，则判定为误预警；

若所述最大绝对值小于等于所述整体均值的10％，则判定电力架空线路存在舞动且存在线路下垂趋势。

优选地，所述获取处理后的大地坐标，具体为：

在预设的周期内，计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的经度平均值L_P、计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的纬度平均值B_P以及计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的高度平均值H_P，获取所述处理后的大地坐标(L_P,B_P,H_P)，公式如下：

L_P＝(L₁+L₂+...+L_N)/N；

B_P＝(B₁+B₂+...+B_N)/N；

H_P＝(H₁+H₂+...+H_N)/N；

式中，N表示周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标的组数。

优选地，在计算在地心直角坐标系中所述弧垂监测点距离地面的高程初始值以及所述弧垂监测点距离地面的高程监测值之前，还包括：

根据所述处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差。

优选地，所述根据所述处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差，具体为：

式中，L_σ表示电力架空线路弧垂监测点的经度标准差，B_σ表示电力架空线路弧垂监测点的纬度标准差，H_σ表示电力架空线路弧垂监测点的高度标准差，L_i,B_i,H_i分别表示第i组周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的经度、纬度以及高度。

本发明还提供一种终端设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如上任一项所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过连续获取的北斗高精度定位数据，并获取相应的坐标，对相应的坐标进行数据预处理，在此基础上计算得到弧垂点距离地面的高程，分析监测值和初始值的差值，同时可进一步分析是否存在线路舞动。从而解决了现有技术在工作时存在监测成本高、监测精度和效果不理想，进而提高监测稳定性，保障交叉跨越线路运行的可靠性。

进一步，计算数据的标准差，在判定存在线路舞动的基础上，是否存在由于线路舞动导致的线路波动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的电力架空线路弧垂点高程监测方法的流程示意图；

图2是本发明另一实施例提供的电力架空线路弧垂点高程监测装置的安装示意图；

图3是本发明又一实施例提供的电力架空线路弧垂点高程监测方法的流程示意图；

图4是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，本发明某一实施例提供一种电力架空线路弧垂点高程监测方法，包括以下步骤：

S101：采用光学经纬仪确定电力架空线路弧垂初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标。

请参阅图2，具体的，采用厘米级高精度定位的光学经纬仪，实时差分定位(Real-time kinematic，RTK)定位精度应能达到2.5cm±1ppm，定位频率为1Hz，通过光学经纬仪确认安装在弧垂最大点A，静止条件下测得监测点A初始大地坐标(L_A,B_A,H_A)，在地面测得监测点在地面投影点G大地坐标为(L_G,B_G,H_G)，每隔10分钟对100组定位数据进行批量预处理，计算特征参量，周期性获取电力架空线路弧垂监测点的大地坐标。

S102：对所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标进行预处理，获取处理后的大地坐标。

具体的，针对步骤S101获取的周期性获取电力架空线路弧垂监测点的大地坐标进行预处理，处理得到一组精确定位坐标(L_P,B_P,H_P)，通过监测数据进行特征计算并判断是都存在隐患。

在预设的周期内，计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的经度平均值L_P、计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的纬度平均值B_P以及计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的高度平均值H_P，获取处理后的大地坐标(L_P,B_P,H_P)，公式如下：

L_P＝(L₁+L₂+...+L_N)/N；

B_P＝(B₁+B₂+...+B_N)/N；

H_P＝(H₁+H₂+...+H_N)/N；

式中，N表示周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标的组数。

采集得到N组大地坐标，计算N组大地坐标作为处理后的大地坐标(L_P,B_P,H_P)，根据处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差，具体计算公式如下：

式中，L_σ表示电力架空线路弧垂监测点的经度标准差，B_σ表示电力架空线路弧垂监测点的纬度标准差，H_σ表示电力架空线路弧垂监测点的高度标准差，L_i,B_i,H_i分别表示第i组周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的经度、纬度以及高度。

S103：根据所述初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及所述处理后的大地坐标，计算在地心直角坐标系中所述弧垂监测点距离地面的高程初始值以及所述弧垂监测点距离地面的高程监测值。

具体的，将初始监测点的大地坐标、初始监测点在地面的投影坐标以及处理后的大地坐标分别转换成地心直角坐标，具体计算公式如下：

/>

式中，(X_A,Y_A,Z_A)表示所述初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_A,Y_A,Z_A分别表示初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，(X_G,Y_G,Z_G)表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_G,Y_G,Z_G分别表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，(X_P,Y_P,Z_P)表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，X_P,Y_P,Z_P分别表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，N_A,N_G,N_P分别表示初始监测点、初始监测点在地面的投影点以及处理后的大地坐标的参考椭圆的卯酉圈曲率半径。

N_A,N_G,N_P计算公式分别如下：

式中，a表示地球参考椭球长半轴，e为地球椭球第一偏心率，具体取值如下：

根据初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定第一差值h₀，具体计算公式如下：

h₀＝|Z_A-Z_G|。

根据处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定第二差值h_p，具体计算公式如下：

h_p＝|Z_p-Z_G|。

S104：根据计算所述弧垂监测点距离地面的高程初始值与所述弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值，判断电力架空线路是否存在舞动，并输出判断结果。

请参阅图3，具体的，每隔10分钟，将根据处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差(L_σ，B_σ，H_σ)、h_p和时间发送至远程主站，每隔10分钟判断电力架空线路是否存在舞动。

计算每隔10分钟上送的第二差值h_p和第一差值h₀的差值△h，计算方式如下：

Δh＝|h_p-h₀|；

观察△h的变化趋势，若第三差值△h大于阈值，则判定电力架空线路存在舞动，阈值为第一差值的5％，若第三差值大于阈值，则进行预警并判定电力架空线路存在舞动，认为导线可能存在一定的下垂，进一步地，根据第三差值大于阈值的时间点获取电力架空线路舞动前N组周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度，计算前N组周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度中两两之间的绝对值和整体均值，并获取两两绝对值之间最大绝对值，若最大绝对值大于均值的10％，则判定为误预警，若最大绝对值小于等于均值的10％，则判定电力架空线路存在舞动且存在线路下垂趋势，应加强关注。

本申请实施例通过获取的北斗定位模块高精度定位数据，通过预处理若干组定位数据，计算得到处理后的大地坐标和标准差。在此基础上计算得到线路弧垂点距离地面的高程，并通过差值等的分析，判断线路是否存在紧固件松动的隐患。通过数据预处理解决监测波动性大的问题，有助于进一步提升线路弧垂点高程监测的稳定性和有效性。

请参阅图4，本发明某一实施例提供一种终端设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法。

处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的电力架空线路弧垂点高程监测方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的电力架空线路弧垂点高程监测方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力架空线路弧垂点高程监测方法，其特征在于，包括：

采用光学经纬仪确定电力架空线路弧垂初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标；

对所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标进行预处理，获取处理后的大地坐标；

根据所述初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及所述处理后的大地坐标，计算在地心直角坐标系中所述弧垂监测点距离地面的高程初始值以及所述弧垂监测点距离地面的高程监测值，具体为：

根据计算所述初始监测点的大地坐标以及所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的差值，获取所述弧垂监测点距离地面的高程初始值；

根据计算所述处理后的大地坐标以及所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的差值，获取所述弧垂监测点距离地面的高程监测值；

根据计算所述弧垂监测点距离地面的高程初始值与所述弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值，判断电力架空线路是否存在舞动，并输出判断结果，包括：

根据所述初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定所述弧垂监测点距离地面的高程初始值作为第一差值；

根据所述处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的高度和所述初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的高度的差值的绝对值确定所述弧垂监测点距离地面的高程监测值作为第二差值；

根据所述第一差值与所述第二差值的差值的绝对值，确定所述弧垂监测点距离地面的高程初始值与所述弧垂监测点距离地面的高程监测值的差值作为第三差值；

若所述第三差值大于所述第一差值的5%，则进行预警并判定电力架空线路存在舞动；

进一步地，根据所述第三差值大于所述第一差值的5%的时间点获取电力架空线路舞动前N组所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度，计算所述前N组所述周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的高度中任意两组之间的绝对值和整体均值，并获取所述任意两组绝对值之间最大绝对值；

若所述最大绝对值大于所述整体均值的10%，则判定为误预警；

若所述最大绝对值小于等于所述整体均值的10%，则判定电力架空线路存在舞动且存在线路下垂趋势。

2.根据权利要求1所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，其特征在于，

将所述初始监测点的大地坐标、所述初始监测点在地面的投影坐标以及所述处理后的大地坐标分别转换成相应的地心直角坐标，转换公式如下：

;/>

;

;

式中，

表示初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，/>

分别表示初始监测点的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，

表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标，其中，/>

分别表示初始监测点在地面的投影坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，

表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标，其中，/>

分别表示处理后的大地坐标转换后的地心直角坐标的经度、纬度以及高度，/>

分别表示初始监测点、初始监测点在地面的投影点以及处理后的大地坐标的参考椭圆的卯酉圈曲率半径。

3.根据权利要求1所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，其特征在于，所述获取处理后的大地坐标，具体为：

在预设的周期内，计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的经度平均值

、计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的纬度平均值/>

以及计算周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标中的高度平均值/>

，获取所述处理后的大地坐标/>

，公式如下：

;

;

;

式中，N表示周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的大地坐标的组数。

4.根据权利要求1所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，其特征在于，在计算在地心直角坐标系中所述弧垂监测点距离地面的高程初始值以及所述弧垂监测点距离地面的高程监测值之前，还包括：

根据所述处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差。

5.根据权利要求4所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法，其特征在于，所述根据所述处理后的大地坐标计算电力架空线路弧垂监测点的经度标准差、纬度标准差以及高度标准差，具体为：

;

;

;

式中，

表示电力架空线路弧垂监测点的经度标准差，/>

表示电力架空线路弧垂监测点的纬度标准差，/>

表示电力架空线路弧垂监测点的高度标准差，/>

分别表示第i组周期性获取的电力架空线路弧垂监测点的经度、纬度以及高度。

6.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5任一项所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的电力架空线路弧垂点高程监测方法。

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