基于超声波测距的架空线路弧垂测定
第35卷第4期2013年8月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.35No.4August 2013
一，随着电力系统建设的发展，对高压架空线路弧垂测量精度要求越来越高。传统的导线弧垂测量方法存在测量精度低、测量过程繁琐、计算过程冗长、作业人员人身安全受到威胁等一系列缺点［1］。超声雷达测距工具制作工艺的发展使其测量精度大大提高，测量方法越来越简单。利用便携式超声波测距仪配合普通卷尺测量导线弧垂的方法，能够减小弧垂测量、计算的难度，在提高测量精度的同时克服了传统测量方法的缺点。
1超声波测距测量导线弧垂原理
超声测距一般采用渡越时间法，即d =et /2，其中d 为超声波发射器与被测物体之间的距离，e 为声波在介质中的传播速度，t 为超声波发射到返回的时间。作为非接触检测手段，超声波方法具有明显的优势：波速小，可以直接测量较近目标的距离，纵向分辨率高；对色彩、光照度、电磁场不敏感；传感器结构简单、体积小、费用低，易于小型化与集成化。
架空导线在工程计算上常忽略它的刚度而视为柔索，这样导线就可用悬链线或抛物线方程来计算，虽精度略差但计算较简单，误差在工程允许范围内。按柔索原理可得关于导线的两个基本方程：
y 1=mx 1+n =y （导线两悬点的连线方程）；y 2=ax 2+b x+c （导线实际路径轨迹的方程）。根据基本方程可得到弧垂的计算方程：
2
y =（m -b ）x -ax ，
其中m 、n 、a 、b 、c 均为两个基本方程的系数，在实际计算中作为中间变量。由二元一次方程最大最小值计算方法可知，线路最大弧垂的计算公式为：
，
收稿日期：2013-02-18
作者简介：商汉军，男，1969年生，2008年毕业于北京科技大学机电一体化专业。现为济钢能源动力厂副厂长，工程师，从事电力系统运行技术管理工作。
80
基于超声波测距的架空线路弧垂测定
商汉军，袁成瑞，李陆
（济钢集团有限公司能源动力厂，山东济南250101）
摘要：利用便携式超声波测距仪配合普通卷尺测量导线弧垂，将架空导线视为柔索，推导出架空线弧垂的计算公式，利用
计算机软件，编写出计算程序，形成弧垂综合管理系统。应用此方法，每段弧垂测量计算时间由48.6min 减少到2min，测量精度提高了60%～80%。
关键词：架空线路；弧垂；超声波测距；柔索原理图分类：TP212
文献标识码：B
文章编号：1004-4620（2013）04-0080-01
弧垂是线路设计及运行维护中的重要参数之式中：f 为线路最大弧垂，h 1为导线挂点1对基准面的高程，h 2为导线挂点2对基准面的高程，h 3为导线任意一点3对基准面高程，l 为档距，l 1为导线3点距离基准杆塔的距离。由线路最大弧垂的计算公式可知，如果想求得某一档弧垂值f ，只需得知h 1、h 2、h 3、l 和l 1值。h 1、h 2、l 通过线路的设计、竣工图纸可以方便查询到。在基于超声测距的架空线路弧垂计算时，只需测量出h 3和l 1。2编写弧垂计算程序
根据弧垂分析、计算方法，利用计算机编写计算弧垂的程序，形成弧垂综合管理系统。在开发使用的弧垂综合管理系统中，一次性输入所需数据后，即可同时计算出观测弧垂值、标准弧垂、误差值。此程序形成的架空导线弧垂数据表格表达直观、简洁明了，而且，系统还可以实现数据存档功能，便于日后的数据查询、分析，同时也减少了重复输入。
根据计算出的实际弧垂和标准弧垂，经过数据分析可以判断弧垂是否合理。一般实际观测弧垂值在标准弧垂的97.5%～102.5%认为是合理的。如果超过这一范围，就说明架空导线的运行存在安全风险，必须查出弧垂超差的原因，及时处理影响架空线路安全运行的隐患。通过对比发现，采用超声波测距技术测得的弧垂值比传统的测量方法，精度提高了60%～80%。3结
语
在架空线路的实际运行管理中发现，利用超声波测定导线弧垂，需要测量的原始数据仅有两个，且通过便携式超声波测距仪配合普通卷尺就可以方便地获取，弧垂测量计算时间由48.6min 减少到2min。此方法不需要登杆作业，消除了登杆作业带来的人身安全风险，减少了人为因素对测量精度的影响，测量精度得到大幅度提高。
参考文献：
［1］邵天晓.架空送电线路的电线力学计算［M ］.2版.北京：中国电
力出版社，2003.