輸電線路數位化平斷面圖生成方法及裝置的製作方法

2023-10-18 03:04:14

專利名稱：輸電線路數位化平斷面圖生成方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於電力工程設計領域，特別是關於一種輸電線路數位化平斷面圖生成 方法及裝置。
背景技術：
平斷面設計圖是輸電線路縱斷面設計的主要成果，也是輸電線路設計的重要技術 文件之一。在平斷面設計圖上有幾類主要的圖形對象一類是地形地貌線，它是根據中線上 的高程而點繪的三條不規則的折線，反映了沿著中線地面的起伏變化；一類是杆塔線；一 類是每兩級杆塔之間輸電線路的形狀線；再就是交叉跨越物；最後是各類說明性的文字。輸電線路設計中，在沒有專業設計軟體輔助的情況下，繪製輸電線路平斷面圖是 很繁瑣的事，需要進行大量的、重複的操作，既勞神，又容易出錯。特別在勘測階段，需要將 所測量的中樁高程轉化成平斷面圖上的地面線，需要極大的工作量。常見的平斷面圖均是利用AutoCAD繪製的，也有少數情況是利用Excel來繪製的。在數位化電網中，該圖紙作為文檔資料存在有其積極意義的一面，但是在實際工 作中，輸電線路經常要變更，例如增加一些杆塔，或者要改變一些杆塔的位置，對於這樣的 CAD原圖因更新時效的問題，將與工作脫節。而且，這樣的圖紙僅僅是圖紙，與管理信息 系統(Management Information System, MIS)、地理信息系統(Geographic Information System, GIS)的相關數據難以結合，這樣就不能很好的為檢修運行服務了。因此我們需要 動態地繪製斷面圖。利用AutoCAD繪製平斷面圖，採用手工繪製效率低下，而採用模板繪製導線圖形， 導線弧垂難以繪製準確。圖形與現有的MIS難以結合，僅僅限於圖紙上的應用。只限於使 用專業的AutoCAD軟體打開瀏覽，而且由於中文原因，對繪圖者使用字體有要求，否則客戶 端一旦缺少該字體，將會出現亂碼。利用Excel內置的VBA編程可以實現圖形繪製功能，但是難以有統一的操作界面； 繪製圖形需要利用現有數據，但是難以直接訪問資料庫，因此每繪製一條線路，數據準備工 作均需要大量的時間。繪製好的圖形對象，仍然與目前的信息系統難以做連接，造成信息孤
島ο

發明內容
為解決現有技術中繪製平斷面圖效率低、信息孤立問題，本發明實施例提供一種 輸電線路數位化平斷面圖生成方法及裝置。一方面，本發明實施例提供一種輸電線路數位化平斷面圖生成方法，所述方法包 括通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆塔數據；採集地形地貌數據； 接收用戶輸入的輸電線路名稱；根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、 杆塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據；根據獲取的上述這些數據繪製數字 化平斷面圖。
另一方面，本發明實施例還提供一種輸電線路數位化平斷面圖生成裝置，所述裝 置包括EAM數據採集單元，用於通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆 塔數據；地形地貌數據採集單元，用於採集地形地貌數據；用戶輸入接收單元，用於接收用 戶輸入的輸電線路名稱；繪圖數據獲取單元，用於根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應 的輸電線路數據、杆塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據；繪圖單元，用於根 據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷面圖。本發明實施 例可實現輸電線路平斷面自動生成，從數位化電網生產管理系統中獲 取輸電線路的臺帳和線路通道等的相關信息，自動生成某條線路或某段線路的平斷面圖。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種輸電線路數位化平斷面圖生成方法流程圖；圖2為本發明實施例中根據獲取的數據繪製數位化平斷面圖的方法流程圖；圖3為本發明實施例中根據獲取的輸電線路繪製導線的方法流程圖；圖4為標註文本的示意圖；圖5本發明實施例提供的一種輸電線路數位化平斷面圖生成裝置結構圖；圖6為本發明實施例中地形地貌數據採集單元的結構圖；圖7為本發明實施例中繪圖單元的結構圖；圖8為本發明實施例中導線繪製模塊的結構圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。輸電線路是電網設施的重要組成部分，其設計、施工、運行和維護需要耗費大量的 人力物力。因此，輸電線路管理的有效性和經濟性直接影響到電網的運營成本和運行效率。 而設計高質量的輸電線路管理系統必須以充分了解輸電線路建設運行的特點和明晰輸電 線路管理的需求為基礎。總的來說，輸電線路，特別是高壓輸電線路通常具有十分明顯的地理特徵，例如輸 電線路的走向、跨度、變電所的位置、線路經過地區的地形和跨越等情況，以及線路經過地 區的氣候條件。這種與地理要素密切相關的特點，使得線路定期巡檢的工作十分繁重，也使 得管理信息來源分散、種類繁多、處理的精度要求較高。利用本系統將能有效地管理各種空間信息(如山脈、道路、水域、建築物、架空線 路和通信線路等)，以便了解輸電線路和線路上各種設備的環境特徵；以地形地物數據為 基礎，結合氣象等其他數據提高輸電線路建設和維護的自動化信息化水平；根據地理環境數據為輸電線路維護、故障診斷和定位等提供決策信息。如圖1所示，本發明實施例提供一種輸電線路數位化平斷面圖生成方法，所述方 法包括步驟SlOl 通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆塔數據；步驟S102 採集地形地貌數據；步驟S103 接收用戶輸入的輸電線路名稱；步驟S104 根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、杆塔數據、 交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據；步驟S105 根據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷面圖。本發明主要涉及的數據包括a.輸電線路數據，包括線路編號、線路名稱、電壓等級、起始地址、終止地址、管 理單位、設計單位、施工單位、建設日期、投用日期、經過地區、主要地形、主要杆型、導線型 號、歷年最大覆冰厚度、備註。b.杆塔數據，包括所在線路編號、杆塔編號、序號、杆塔型號、檔距、轉角、轉向、 呼高、全高、經度、緯度、海拔、導線排列方式、絕緣配置情況。c.交叉跨越物數據，包括跨越物類型、跨越物名稱、線路編號、小號杆、大號杆、 距離最近的杆塔、到最近杆塔的距離、垂直標準距離(即安全距離)、垂直實測距離(即當前 跨越與弧垂之間的距離)、對地距離(即跨越物高度)、交叉角、測量溫度、是否有接地保護、 測量結果、測量時間、測試人、經度、緯度。d.樹木數據，包括交叉跨越ID、樹木類別、前次砍伐日期、砍伐後的高度。e.樹木生長率數據，包括樹木類別、春季生長率、夏季生長率、秋季生長率、冬季 生長率。f.在線監測點數據，包括監測點名稱、建立監測點的線路、安裝位置、環境溫度、 環境溼度、風速、風向、導線溫度、覆冰厚度、測試日期。g.接頭數據，包括線路編號、小號杆塔、大號杆塔、備註。h.地形地貌數據，包括線路編號、點序號、經度、緯度、海拔、參照物、出線距離 (參照第一級杆塔的距離)i.導線規格數據，包括導線規格、最終彈性係數、線膨脹係數、計算截面、外徑、 計算拉斷力、計算質量。j.氣象資料數據，包括歷年極端最高氣溫、歷年極端最低氣溫、歷年平均氣溫、 歷年最大風速、歷年最大風速月的平均氣溫。在繪製平斷面圖時需要用到上述數據中的3、13、(3、(1、廠11、丨、」，而64則在查詢時應用。在線監測點數據的獲取，可通過在輸電線路的重要區段或典型環境點，安裝了在 線監測設備。系統通過在線監測臺帳，了解在線監測點的安裝情況，通過與在線監測裝置的 資料庫接口，實現在線數據的獲取。運行單位的臺帳中會存有c、d、e、f、g通過現有技術可以人工或計算機自動錄入。繪製平斷面圖必須的數據有a、b、c、d、e、h、i、j。其中j是繪圖前用戶可控制的，可以人工錄入。客戶可瀏覽在不同氣象條件下的導線弧垂變化狀況。其中a、b、C、d、e、h、i是輸電線路當前狀況，是實物的具體參數，是客觀描述電網 內外狀況的信息。這些是客戶在繪製某條輸電線路的平斷面圖時候，一旦確定了輸電線路 的名稱，則a、b、c、d、e、h、i就已經確定了。繪圖之前在步驟SlOl中準備 數據，即通過webservice接口從EAM系統採集輸電 線路數據和杆塔數據。在企業資產管理(Enterprise AssetManagement，EAM)系統中，各種 企業資產數據都可以通過平臺向外提供的webservice接口進行數據的訪問和查詢，本發 明根據設計需要調用EAM平臺向外提供的webservice接口可獲取標準XML數據，通過解析 可轉存入資料庫或顯示給用戶進行查看。步驟S102中，採集地形地貌數據可通過以下方法來實現1.通過調用ArcGIS軟體對紙質的平斷面圖進行矢量化工作，經過數據配準和 數字校驗後採集地形地貌數據。首先把紙質平斷面圖掃描成柵格圖，調用ArcGIS軟體的 Georeferncing工具對柵格圖進行坐標配準，根據預設精度要求在柵格圖上均勻選取坐標 控制點，然後通過輸入窗獲取真實的地理坐標。操作完畢後，柵格圖就有了真實地理坐標。 然後調用Rectify工具校驗後，把柵格圖進行另存，作為矢量化的底圖，調用ArcGIS軟體的 ArcScan矢量化工具，把底圖中地形剖面線矢量化成線型shapefile文件。對多幅紙質圖進 行上述操作，然後調用接邊處理工具自動按杆塔位置進行接邊處理，形成一個完整的線路 地形地貌shapefile文件。再根據預設精度要求，將線型shapefile文件離散成高程點，存 入資料庫，作為輸電線路平斷面圖的地形地貌數據。2.對AutoCAD矢量設計圖進行格式轉換，經數據配準和數據校驗後採集地形地貌 數據。針對AutoCAD矢量設計圖，調用ArcGIS軟體打開AutoCAD文件，提取地形地貌數據 轉換成shapefile文件，然後調用Georeferncing工具對其進行坐標配準和校驗，形成具有 真實地理坐標的線型shapefile文件，然後按杆塔位置進行接邊處理，形成一個完整的線 路地形地貌shapefile文件。再按預設精度要求，將線型shapefile文件離散成高程點，存 入資料庫，作為輸電線路平斷面圖的地形地貌數據。3.通過ArcGIS軟體可直接從存在高精度數字高程圖上採集地形地貌數據。地形地貌數據可以只採集一次，以後重複使用。步驟S103中，可接收用戶輸入的輸電線路名稱，在步驟S104中，根據用戶輸入的 輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、杆塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣 象數據，即獲取要繪製的這條輸電線路所需的數據。交叉跨越物數據和氣象數據可由用戶 預先輸入並存儲。如圖2所示，步驟S105可進一步包括步驟S1051 確定比例尺建立坐標系；步驟S1052 根據獲取的杆塔數據繪製杆塔；步驟S1053 根據獲取的輸電線路繪製導線；步驟S1054 根據獲取的地形地貌數據繪製地形地貌；步驟S1055 根據獲取的交叉跨越物數據繪製交叉跨越物；步驟S1056 根據獲取的數據添加相應的文字標註。步驟S1051中確定比例尺建立坐標系，通常比例尺為橫向1 5000、縱向1 500，確定當前線路段的最高海拔點和最低海拔點，確定刻度。在繪製平斷面圖的時候，首先要建 立一個平面直角坐標系。因屏幕有限，因此，需要通過確定每級杆塔海拔的最高點、最低點 來確定坐標系縱軸的最小、最大刻度值。不然，假如設計刻度從O開始，上不封頂，這樣的圖 形將會非常非常大，不利於客戶瀏覽。有了縱坐標的最大刻度值、最小刻度值，分析電腦屏 幕的大小，可以確定出每格刻度的值來，這樣一來，縱軸的建設就完成了。橫軸上，根據檔距 來計算每級杆塔的出線距離，可無限延伸，客戶只需要橫向拖動滾動條即可。步驟S1052中 根據獲取的杆塔數據繪製杆塔包括根據每一級杆塔的海拔高度、全高、呼高(杆塔最下層 橫擔到地面或河面或建築物的垂直距離)、出線距確定杆塔位置並根據對應的杆塔圖元繪 制杆塔圖形。根據獲取的數據繪製杆塔，即根據杆塔數據b繪製杆塔，包括1.確定杆塔位置。確定杆塔的橫坐標需要計算每級杆塔的出線距離(即到第一級 杆塔的距離)，杆塔底部的縱坐標則是海拔。杆塔頂部則為海拔加杆塔的全高。2.確定每一級杆塔的海拔高度；確定杆塔的全高、呼高；確定杆塔的出線距離。出 線距離是算出來的，例如第一級杆塔的出線距離是0，後面的杆塔的出線距離則為檔距之 和。只要杆塔的屬性數據中包含了檔距，則均可一一計算獲得。3.根據杆塔的屬性信息(呼高、全高等)繪製相應的杆塔圖形。如圖3所示，步驟S1053進一步包括步驟S301 計算最大弧垂及其出現位置；步驟S302 計算相鄰兩級杆塔之間導線形狀的數學表達式；步驟S303 用貝塞爾曲線模擬導線形狀。本發明實施例的公式中用到的參數q——導線的單位重量(千克/千米)S——導線的計算截面(毫米2)d——導線的計算外徑(毫米)b——導線覆冰厚度(毫米)ν——設計風速(米/秒)C——風荷載體形係數，當線徑d < 17毫米時，C =1.2，當線徑彡17毫米時，C = 1. 1 ；覆冰時不論線徑大小C = 1. 2α —風速不均勻係數，根據不同風速取值E——導線彈性模數(千克/毫米2)a——導線溫度線膨脹係數(1/°C )δ 」 δ j—兩種控制條件的限定應力(最大使用應力或年平均運行應力上限) (千克/毫米2)、、tj—兩種控制條件的氣溫(°C )gi、gj—兩種控制條件的比載(千克/米·毫米2)。δ m、δ η—分別為已知控制條件的限定應力和待求條件的應力(千克/毫米2)；gm、gn~分別為已知控制條件的比載和待求氣象條件下的比我千克/米 毫米 2)；tm、tn~分別為已知控制條件和待來條件的氣溫(°C )；tmax——年最高氣溫
tnpJqw-—年平均氣溫L—檔距(米) 步驟S301計算最大弧垂及其出現位置具體包括A、導線綜合瞬時破壞應力σ ρ =計算拉斷力/計算截面公式1中，σρ導線的綜合瞬時破壞應力。單位為(MPa)。控制應力取安全係數K =2. 5，則最大使用應力為Omax= σρ/Κ；Omax= σρ*25%, σ max為在平均氣溫時，控制應力為平均運行應力的上限，即 σρ*25%。根據比載、控制應力、將有關數據按照g/ σ k( σ k為導線的控制應力，四種情況最 低氣溫、年平均應力、最大風速、覆冰)，列出表格；利用σ p和σ max可以計算臨界檔距。B、計算最高氣溫時的導線應力ο i以等高為例狀態方程οJ ( ο η+Α) = B ；A = E*gl*gl*L*L/ (24* δ」* δ」)-δ」+ει*0· 000001*Ε* (tmax-tnpJqw)；B = E^g^g^L^L/24 ；gl是年平均氣溫下的比載。C、計算臨界比載gLgL = gl+(a *E*gl/ O1)* (t--t3)；計算臨界比載是為了知道導線在什麼情形下，弧垂最大。D、計算導線的最大弧垂fl = (g1*l2)/(8*o ^步驟S302計算相鄰兩級杆塔之間導線形狀的數學表達式具體包括已經確定了導線的兩個端點(相鄰兩級杆塔的位置)、中間最大弧垂點的位置，這 樣已經確定了 3個點。又知道該導線的形狀是拋物線(口朝上)，這樣可以計算出該拋物線 的方程式來。計算相鄰兩級杆塔之間導線形狀的數學表達式f/ =Af1XL1' /L1 (L1-L1' /L1)；Af1' = 4Af1XL1' /L1 (L1-L1' /L1)；
權利要求
1.一種輸電線路數位化平斷面圖生成方法，其特徵在於，所述方法包括 通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆塔數據； 採集地形地貌數據；接收用戶輸入的輸電線路名稱；根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、杆塔數據、交叉跨越物數 據、地形地貌數據和氣象數據；根據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷面圖。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述採集地形地貌數據包括掃描紙質的平斷面圖，進行矢量化工作，經過數據配準和數字校驗後採集地形地貌數 據；或對AutoCAD矢量設計圖進行格式轉換，經數據配準和數據校驗後採集地形地貌數據。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷 面圖包括確定比例尺建立坐標系； 根據獲取的杆塔數據繪製杆塔； 根據獲取的輸電線路繪製導線； 根據獲取的地形地貌數據繪製地形地貌； 根據獲取的交叉跨越物數據繪製交叉跨越物； 根據獲取的數據添加相應的文字標註。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述根據獲取的杆塔數據繪製杆塔包括 根據每一級杆塔的海拔高度、全高、呼高、出線距離確定杆塔位置並根據對應的杆塔圖元繪製杆塔圖形。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，根據獲取的輸電線路繪製導線包括 計算最大弧垂及其出現位置；計算相鄰兩級杆塔之間導線形狀的數學表達式； 用貝塞爾曲線模擬導線形狀。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對 應的輸電線路數據、杆塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據前還包括接收用戶輸入的交叉跨越物數據和氣象數據。
7.一種輸電線路數位化平斷面圖生成裝置，其特徵在於，所述裝置包括EAM數據採集單元，用於通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆塔數據；地形地貌數據採集單元，用於採集地形地貌數據； 用戶輸入接收單元，用於接收用戶輸入的輸電線路名稱；繪圖數據獲取單元，用於根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、杆 塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據；繪圖單元，用於根據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷面圖。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述地形地貌數據採集單元包括第一採集模塊，用於掃描紙質的平斷面圖，進行矢量化工作，經過數據配準和數字校驗後採集地形地貌數據；或第二採集模塊，用於對AutoCAD矢量設計圖進行格式轉換，經數據配準和數據校驗後 採集地形地貌數據。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述繪圖單元包括 坐標建立模塊，用於確定比例尺建立坐標系；杆塔繪製模塊，用於根據獲取的杆塔數據繪製杆塔； 導線繪製模塊，用於根據獲取的輸電線路繪製導線； 地形地貌繪製模塊，用於根據獲取的地形地貌數據繪製地形地貌； 交叉跨越物繪製模塊，用於根據獲取的交叉跨越物數據繪製交叉跨越物； 標註添加模塊，用於根據獲取的數據添加相應的文字標註。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述杆塔繪製模塊，根據每一級杆塔的海 拔高度、全高、呼高、出線距確定杆塔位置並根據對應的杆塔圖元繪製杆塔圖形。
11.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述導線繪製模塊包括 第一計算子模塊，用於計算最大弧垂及其出現位置；第二計算子模塊，用於計算相鄰兩級杆塔之間導線形狀的數學表達式； 導線繪製子模塊，用於使用貝塞爾曲線模擬導線形狀。
12.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述用戶輸入接收單元，還用於接收用戶 輸入的交叉跨越物數據和氣象數據。
全文摘要
本發明提供一種輸電線路數位化平斷面圖生成方法，所述方法包括通過webservice接口從EAM系統採集輸電線路數據和杆塔數據；採集地形地貌數據；接收用戶輸入的輸電線路名稱；根據用戶輸入的輸電線路名稱，獲取對應的輸電線路數據、杆塔數據、交叉跨越物數據、地形地貌數據和氣象數據；根據獲取的上述這些數據繪製數位化平斷面圖。本發明實施例可實現輸電線路平斷面自動生成，從數位化電網生產管理系統中獲取輸電線路的臺帳和線路通道等的相關信息，自動生成某條線路或某段線路的平斷面圖。
文檔編號G06F17/50GK102129484SQ201010034340
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者劉亞新, 王珣, 王辰玲, 蘇養水, 譚志強, 鄧春, 陳衛 申請人:北京東方龍為科技發展有限公司, 北京煜邦電力技術有限公司, 華北電力科學研究院有限責任公司