[发明专利]一种输电线路导线应力与弧垂监测方法

权利要求书

1.一种输电线路导线应力与弧垂监测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：在输电线路导线上安装光纤拉力传感器（1），通过光纤拉力传感器（1）测得输电线路导线的拉力 ；

步骤二：通过步骤一中测得的输电线路导线的拉力计算输电线路导线的应力，并通过输电线路导线的应力计算输电线路导线的弧垂；

步骤三：在输电线路导线上安装可移动式超声波发生器（2），在输电线路导线两端的杆塔上分别安装第一超声波接收器（3）和第二超声波接收器（4），测得第一超声波接收器（3）和第二超声波接收器（4）接收超声波发生器（2）声纳信号的接收时间和，并通过接收时间和计算出各自与超声波发生器（2）的距离和；输电线路导线两端的杆塔上还安装有倾角传感器（5），通过倾角传感器（5）测得输电线路导线的方位角；

步骤四：通过双基地超声波定位法依靠步骤三中测得的第一超声波接收器（3）和第二超声波接收器（4）接收超声波发生器（2）的接收时间、和各自与超声波发生器（2）的距离、还有倾角传感器（5）测得的方位角计算输电线路导线的弧垂，并通过输电线路导线的弧垂计算输电线路导线的应力；

步骤五：通过步骤二中得出的应力值和步骤四中得出的应力值，计算二者的算术平均数应力值；

步骤六：通过步骤二中得出的弧垂值和步骤三中得出的弧垂值，计算二者的算术平均数弧垂值；

步骤七：重复上述步骤一至步骤五，得出多组应力值和弧垂值，通过应力值利用最小二乘法得出应力拟合曲线，通过弧垂值利用最小二乘法得出弧垂拟合曲线。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路导线应力与弧垂监测方法，其特征在于：所述步骤二中通过输电线路导线的拉力计算输电线路导线的应力的计算公式为：

其中：s为输电线路导线的横截面积。

3.根据权利要求2所述的一种输电线路导线应力与弧垂监测方法，其特征在于：所述步骤二中通过输电线路导线的应力计算输电线路导线的弧垂的计算公式为：

其中：为输电线路导线最低点应力，g为输电线路导线的比载。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路导线应力与弧垂监测方法，其特征在于：所述步骤四中通过双基地超声波定位法计算输电线路导线的弧垂包括以下步骤：

步骤A，建立直角坐标系，以第一超声波接收器（3）和第二超声波接收器（4）两点的连线为X轴，方向由第一超声波接收器（3）指向第二超声波接收器（4）；以第一超声波接收器（3）和第二超声波接收器（4）两点连线的中点为原点，在原点做垂线为Y轴，方向指向地面；

步骤B，假设第一超声波接收器（3）的坐标为(,)，第二超声波接收器（4）的坐标为(,)，超声波发生器（2）的坐标为（x,y），通过坐标建立方程组：

其中：为第一超声波接收器（3）与超声波发生器（2）的距离，为第二超声波接收器（4）到超声波发生器（2）的距离；

步骤C，通过步骤B中的方程组计算弧垂，

步骤B中的方程组变换可得

将上式代入则有：

进而得出：

将上式带入

可得两组解：()和()，把两组解分别代入定位方程中可得

应用方位角作出判定：

若，则取

若，则取

通过弧垂计算公式

求出输电线路导线的弧垂。

5.根据权利要求4所述的一种输电线路导线应力与弧垂监测方法，其特征在于：所述步骤四中通过输电线路导线的弧垂计算输电线路导线的应力的计算公式为：

其中：为输电线路导线最低点应力，g为输电线路导线的比载。