[发明专利]一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法

权利要求书

1.一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：结合设计资料将经过点云分类后的架空输电线路通道点云数据按照连续档以及孤立档进行划分，并计算每档档距、高差及高差角；

步骤S2：利用基于正交多项式的最小二乘法在竖直平面以及水平平面对电力线点云数据进行拟合，并通过拟合后的电力线计算连续档档内每一档在垂直比载平面内的最大弧垂；

步骤S3：根据步骤S2计算的连续档档内每一档在垂直比载平面内的最大弧垂，求解每一档电力线弧垂最低点水平应力，并考虑连续档各档之间的相互影响，计算每一档的权重系数，进而求取连续档弧垂最低点水平应力；

步骤S4：根据步骤S3计算的连续档弧垂最低点水平应力，结合输电线路设计资料以及点云数据采集时的实时气象数据，通过对多个设计条件下计算的弧垂最低点水平应力进行对比，确定连续档所允许使用的弧垂最低点水平应力，进而计算连续档安全系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：所述步骤S1中，设某一连续档共有ｎ个挂点A₁、A₂、……、A_n，其坐标依次为（x₁，y₁，z₁）、（x₂，y₂，z_２）、……、(x_n，y_n，z_n)；根据电线力学理论，同一档间的高度差简称为高差，两悬挂点间连续的水平距离称为档距，连线与水平面之间的夹角称为高差角，依次表示为h_i、l_i、β_i，其对应计算公式如下所示：

h_i＝|z_i+1-z_i|                               (2)

式中，i＝1，2，……，n-1。

3.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：所述步骤S2中，包括以下计算步骤：

步骤S21：提取电力线点云在竖直平面以及水平平面投影点坐标得到两组新的二维点集；

步骤S22：利用基于正交多项式的最小二乘法对这两组点集进行拟合，获得构成电力线拟合模型的两个二元多项式模型；

步骤S23:通过水平平面拟合多项式可以确定电力线任意点的(x，y)坐标，通过竖直平面拟合多项式可以确定电力线任意点的(x，z)坐标，通过对二者进行组合，即可确定电力线任意点在三维空间点的(x，y，z)坐标；

步骤S24：根据电线力学理论对于弧垂的定义，即可求得连续档档内每一档在垂直比载所在平面内的最大弧垂，分别记录为f_vm1,f_vm2，...，f_vmn-1。

4.根据权利要求3所述的一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：所述步骤S22中，拟合过程中多项式模型最高次数为2次。

5.根据权利要求2所述的一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：在计算连续档档内每一档弧垂最低点水平应力时，只需结合电力线的设计资料计算电力线垂直比载γ_v，通过下式(4)即可求得连续档档内每一档弧垂最低点水平应力：

f_vmi为连续档档内第i档在垂直比载所在平面内的最大弧垂。

6.根据权利要求5所述的一种基于点云数据的输电线路连续档安全系数反算方法，其特征在于：所述步骤S3中，在计算连续档的弧垂最低点水平应力时，通过考虑连续档档内各档的权重，来降低各档之间的相互影响以及数据采集与拟合计算带来的误差，连续档各档权重系数计算公式如下：

通过式(5)即可求得连续档弧垂最低点水平应力σ：

其中，n为某一连续档中挂点的数量。