[发明专利]变电站工程软导线装配三维仿真测控系统

摘要

本发明涉及一种变电站工程中软导线的测控技术，特别是一种变电站工程软导线装配三维仿真测控系统，采用无棱镜式全站仪加三维立体模拟仿真模型系统，以完成软导线坐标测量与计算机模拟电缆整体三维空间效果，进而高效安全完成导线实地安装。采用的全站仪进行非接触式测量，对变电工程软导线下料长度的数学模型进行研究和验证，并通过计算机设计导线三维空间布局安装效果图。技术效果在于：1、在变电站架空导线及引下线安装中使用，提高施工效率；2、改扩建工程中减少停电时间及降低施工中高空作业风险；3、提高软导线安装的精确性，观感达到施工质量优质；4、良好的人机对话界面，操作简单方便；5、通用性强，多种材质多种规格软导线适用。

主权项

变电站工程软导线装配三维仿真测控系统，其特征在于，包括如下组成：提供全站仪，其能够测量角度、坐标、距离，对测量数据进行自动记录、储存、计算和通讯；固定好全站仪并调整好全站仪本身的坐标系，全站仪为坐标系原点，测量单相或者三相的每根软导线的两个悬挂点的空间坐标值，绝缘子金具串长、导线的档距以及高差，并保存在全站仪的数据存储空间中；提供参数输入设置模块，将标准参数以及全站仪所测量的参数传送给该参数输入设置模块，所述标准参数包括软导线在内的与软导线架设连接的变电站设备的标准参数，包括耐张串、间隔棒、绝缘子、软导线、气象区；测量参数为绝缘子金具串长，分为左边和右边长度，对软导线下料长度进行建模，建模步骤如下：1)利用导线在各状态下的荷重、支点反力、剪力、力矩以及荷重因数的计算获得导线在各状态时的水平应力、水平张力和导线的弧垂：σ_n²(σ_n‑A)＝C_n其中C_n＝ξD_ncos²γ，A＝σ_m‑ξD_m/σ_m²‑αE(t_n‑t_m)cosγ；σ_m，D_m和t_m分别为在已知条件m时的导线应力，导线荷重因数和导线温度；σ_n、D_n和t_n分别在待求条件m时的导线应力、导线荷重因数和导线温度；α为导线的温度线膨胀系数，E为导线材料的弹性系数；ξ为导线材料的弹性模量，ξ＝(Ecosγ)/(2l_d S²)，S为导线截面；γ为悬挂点连线与水平线间的夹角，l_d为档距减去两端绝缘子串的长度；2)先假定最大弧垂f_max发生在某一状态，用牛顿迭代法求出此状态的水平拉力H，求出应力σ；$\begin{array}{cc}{f}_{max}=\frac{M_{max}}{H}& \mathrm{\σ}=\frac{H}{S}\end{array}$3)然后由步骤2)的结果作为已知条件，求解另一状态时的σ，进而求出H，最后得到弧垂f的数学模型；4)若解得其他状态的弧垂均小于f_max，则假定正确，否则重新假定f_max发生在另一状态，跳到步骤(2)，并且进行一样的计算，直至假定正确；从而获得导线的控制状态；5)根据导线的控制状态获得施工条件下的弧垂，并由该弧垂获得下料长度的数学模型；对获得的下料长度的数学模型进行如下校验：A通过全站仪对现场实际的导线在某一档距下的弧垂进行测量，并提取该实际测量导线的下料长度；B以全站仪所测量的数据，以及实际测量导线上的各设备标准数据通过上述步骤5)获得的下料长度数学模型进行计算，比较计算获得的下料长度值和实际测量导线的下料长度值，获得模型误差；C根据误差对下料长度的数学模型进行改进，并获得最终的弧垂和下料长度的数学模型；根据校验后的下料长度数学模型计算获得最终的施工用下料长度；提供变电站仿真系统，导入变电站的场景模型和设备模型，以及变电站标准数据，并根据导线形态数学模型以及连接方式模型将最终获得的施工用下料长度的软导线，以装配三维模拟图的形式进行生成和显示。