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【摘 要】输电线路工作中除了电气距离的影响，力所产生的影响也不可忽视，在实际的管理过程中由于条件限制往往无法及时获得准确的数据做为指导，运用计算机先进技术对输电线受力情况进行建模，能够有效的提高管理工作效率。
【关键词】输电线路；力学；系统；大数据；应用
引言
在输电线路工作中，除了电气距离，对输电线路最重要的影响因素是力的影响，在整个工作过程中，与力学相关的几乎占80%。特别在对输电线路力学应用研究工作时，我们需要了解很多包括空气流力学、材料力学、人体力学、土壤力学……几乎可以说是包罗万象。输电线路管理工作，从以前粗旷、大略、以经验指导工作的模式，随着大工业时代的里程，输电线路的管理技术也面临着需要更加的严谨、细化、理论性。但是，在输电线路管理工作中，因为多种原因，往往无法马上得出与现场贴切的数据指导，最终导致输电线路管理工作仍停滞在长年以来的旧风格模式中。在这样的格局中，大物小用时常有之，冒险作业屡禁不止。
1.建立基础数据模型
想要改变这些现象，只能让数据说话，让数据指导工作，加强工作的安全系数，使材料工具合理搭配，不在力学上出现短板。
1.1在每一个整体的力学模型中，我们的“短板”理论照样适用，某点受到的力超出材料或工器具的承受，该点将马上受伤并汇力集更多力向此点，直至该点完全损坏断开。而这一切发生的过程有时不过几秒钟，就像2008年的冰灾对输电线路带来的惨重损失，在当时根本无法去改变原来存在着的格局。
1.2所以，输电线路管理工作迫切地需要一套简单易用的力学分析系统。将最直观的受力点展现到运行管理人员、检修人员面前，使输电线路运检工作都得到充分指导。那么，应如何才能做到直观数据，且在现实工作中起到实际作用呢？大数据时代的到来，为我们的研究工作带来了指引。
1.3建立最基础的数据模型收集：数据模型（Data Model）是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架。数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。数据模型包括数据库数据的结构部分、数据库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。随着大数据时代在各项工作中的应用，我们也都一直在致力于大数据对输电线路管理工作的应用。其实，输电几代人一直都在做相关的努力，最明确的便是线路杆塔明细表。在线路杆塔明细表中，一般体现的数据模式为单独的数据，但因为同时太过单一，仅能对单杆塔的明确数据进行收集。当发生同杆架设、跨越穿越、数据变化等问题时，单一的Excel表格是无法满足工作的。同时，Excel中的大部功能需经过专业的学习才能方便使用，所以在输电线路管理工作中受到了极大的制约，显然，仅局限于一小部分人的使用，同时，也造成了数据自身更新的不及时。
1.4我们需要收集那些关键数据去建立模型呢？
1.4.1导地线的自重比载。各种型号的导线自重比载，通过工程中的放线量、通过施工记录、通过一定的收集和计算。我们可以由导地线长度和导地线的自重比载得出最终导线的重量作为基本受力参量。
1.4.2每一档的档距和弧垂。在输电线路运行工作中，档距和弧垂是最决定运行工作的工作方向的数据。其中，档距是一旦固定便基本不变的，但弧垂会随着气候的变化而变化。所以，我们只需取设计弧垂或线长，其它的交由系统去计算。
1.4.3塔型。塔型决定了塔材的重量与其受力，在理想状态下，同一塔型同一运行环境下，塔材间的受力都是可以通过计算得出的。这也是指导我们工作的重要方向之一。
1.4.4杆塔经纬度。确定杆塔的经纬度通过系统的计算便可以得到档距，而且通过经纬度，我们可以在Google Earth上查出该杆塔点的海拔高度。通过海拔高度与杆塔呼称高度，我们可以计算出悬点的真实高差。悬点高差在受力分析系统中也起着重要的影响。
1.5对输电线路的受力进行最基础的分析：在我们掌握并得到了一回输电线路的基础数据之后，我们需要对输电线路的受力进行分析。在输电线路运行及检修工作中，导地线是最重要输电作用，但是，因为导地线受力结构为柔性变量，且受环境影响的变量极大。所以，我们无法计算出绝对的准确值。通过两个近似假设：假设一：架空线是没有刚度的柔性索链，只承受拉力而不承受弯矩。假设二：作用在架空线上的荷载沿其线长均布；悬挂在两基杆塔间的架空线呈悬链线形状。由力的平衡原理可得到一下结论：
（1）架空线上任意一点C处的轴向应力σx的水平分量等于弧垂最低点处的轴向应力σ0，即架空线上轴向应力的水平分量处处相等。
σx cosθ=σ0
（2）架空线上任意一点轴向应力的垂直分量等于该点到弧垂最低点间线长Loc与比载γ之积。
σx sinθ=γLoc
推导出：
即
推导出
结论：当比值γ/σ0一定时，架空线上任一点处的斜率于该点至弧垂最低点之间的线长成正比。最后推到得到架空线悬链方程的普遍积分形式。C1、C2为积分常数，其值取决于坐标系的原点位置。
由上式可以看出，架空线的悬链线具体形状完全由比值σ0 /γ决定，即无论何种架空线、何种气象条件。只要σ0 /γ相同，架空线的悬挂曲线形状就相同。在比载γ一定的情况下，架空线的水平应力是决定悬链线形状的唯一因素，所以平时架空线的水平张力对架空线的空间形状有着决定性的影响。在档距一定时，架空线的长度是关于架空线比载和应力的函数。应该指出计算的结果悬挂曲线几何形状计算长度，与架空线的制造长度不尽相同。而在现实中，悬挂点从来不会去刻意的施工至等高.等于说，悬点高差对线路应力所起的影响也是极大的。经过一定的推算，我们可以得出在悬点有所高差时，
式中第一式的负号，是为了保证悬挂点的垂向应力向上时为正值而加的。悬挂点的垂向应力为正值时，说明该悬挂点承受架空线的拉力。低悬挂点的垂向应力为正值时说明架空线的弧垂最低点在档内。低悬挂点的垂向应力为负值时说明架空线的弧垂最低点在档外，悬挂点受上拔力。当 取零值时，说明悬挂点正好是架空线的最低点，架空线不承受垂向应力。悬挂点受到架空线的总垂向应力，是该悬挂点两侧架空线垂向力的代数和。
由此可知，系统只需拥有了通过已知数据：导线型号、档距、塔型、经纬度，按此相关的型号自动检索或计算出其它所需数据。当然，悬点高差可以由人工重新得出（需外挂其它软件将引起应用的不便）。再自动由相关数据按公式计算出悬挂点的力学分布的能力，它将在输电线路运检工作中起来举足轻重的作用！
2.建模
将这些数据作为底层数据进行建模：通过基础数据录入以及计算，我们还需要更简单的操作以便该系统能够让运检工人通过简单的鼠标点击便能得到所需的力学数据，且清楚的明白相关的受力点受到的力，以及在何种情况将可能引起何种后果及反应。
在我们目前的设想中，我们只需要形成简单的铁塔单线图及地线、三相导线受力图。在铁塔的单线图中，每一个节点受到的力将根据悬点受力传递到每一节点，以及塔材的的刚性传递，都只是简单的平面力系计算，在计算机系统中是简单实现的。
该模型进一步开展人机接口，最终实现运检工人将相关数据输入，系统自动生成受力分析图，使输电线路运检工作实现精细化管理。
因为一般开发系统的人员对输电线路管理工作的生疏，而输电线路管理人人不可能对系统底层编辑熟悉。所以系统还必须有一定的开发性，类似一些公式的设立、不同点的计算方法，都需要放开以便输电线路管理人员进行编辑。设立更级权限便于应用管理。
3.结论
建立输电线路的力学数据模型，可以长期并且有效的运用于实际架空输电线路的管理当中去，而且让每一位有能力并且得到验证的人能够去及时并完整的更新数据内容。
参考文献：
[1]美国输电线路结构荷载指南（ASCE74—2009）.
[2] 邵天晓.架空送电线路的电线力学计算（精），中国电力出版社，2003.
[3]维克托·迈尔·舍恩伯格.大数据时代，浙江人民出版社，2013.
【关键词】输电线路；力学；系统；大数据；应用
引言
在输电线路工作中，除了电气距离，对输电线路最重要的影响因素是力的影响，在整个工作过程中，与力学相关的几乎占80%。特别在对输电线路力学应用研究工作时，我们需要了解很多包括空气流力学、材料力学、人体力学、土壤力学……几乎可以说是包罗万象。输电线路管理工作，从以前粗旷、大略、以经验指导工作的模式，随着大工业时代的里程，输电线路的管理技术也面临着需要更加的严谨、细化、理论性。但是，在输电线路管理工作中，因为多种原因，往往无法马上得出与现场贴切的数据指导，最终导致输电线路管理工作仍停滞在长年以来的旧风格模式中。在这样的格局中，大物小用时常有之，冒险作业屡禁不止。
1.建立基础数据模型
想要改变这些现象，只能让数据说话，让数据指导工作，加强工作的安全系数，使材料工具合理搭配，不在力学上出现短板。
1.1在每一个整体的力学模型中，我们的“短板”理论照样适用，某点受到的力超出材料或工器具的承受，该点将马上受伤并汇力集更多力向此点，直至该点完全损坏断开。而这一切发生的过程有时不过几秒钟，就像2008年的冰灾对输电线路带来的惨重损失，在当时根本无法去改变原来存在着的格局。
1.2所以，输电线路管理工作迫切地需要一套简单易用的力学分析系统。将最直观的受力点展现到运行管理人员、检修人员面前，使输电线路运检工作都得到充分指导。那么，应如何才能做到直观数据，且在现实工作中起到实际作用呢？大数据时代的到来，为我们的研究工作带来了指引。
1.3建立最基础的数据模型收集：数据模型（Data Model）是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架。数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。数据模型包括数据库数据的结构部分、数据库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。随着大数据时代在各项工作中的应用，我们也都一直在致力于大数据对输电线路管理工作的应用。其实，输电几代人一直都在做相关的努力，最明确的便是线路杆塔明细表。在线路杆塔明细表中，一般体现的数据模式为单独的数据，但因为同时太过单一，仅能对单杆塔的明确数据进行收集。当发生同杆架设、跨越穿越、数据变化等问题时，单一的Excel表格是无法满足工作的。同时，Excel中的大部功能需经过专业的学习才能方便使用，所以在输电线路管理工作中受到了极大的制约，显然，仅局限于一小部分人的使用，同时，也造成了数据自身更新的不及时。
1.4我们需要收集那些关键数据去建立模型呢？
1.4.1导地线的自重比载。各种型号的导线自重比载，通过工程中的放线量、通过施工记录、通过一定的收集和计算。我们可以由导地线长度和导地线的自重比载得出最终导线的重量作为基本受力参量。
1.4.2每一档的档距和弧垂。在输电线路运行工作中，档距和弧垂是最决定运行工作的工作方向的数据。其中，档距是一旦固定便基本不变的，但弧垂会随着气候的变化而变化。所以，我们只需取设计弧垂或线长，其它的交由系统去计算。
1.4.3塔型。塔型决定了塔材的重量与其受力，在理想状态下，同一塔型同一运行环境下，塔材间的受力都是可以通过计算得出的。这也是指导我们工作的重要方向之一。
1.4.4杆塔经纬度。确定杆塔的经纬度通过系统的计算便可以得到档距，而且通过经纬度，我们可以在Google Earth上查出该杆塔点的海拔高度。通过海拔高度与杆塔呼称高度，我们可以计算出悬点的真实高差。悬点高差在受力分析系统中也起着重要的影响。
1.5对输电线路的受力进行最基础的分析：在我们掌握并得到了一回输电线路的基础数据之后，我们需要对输电线路的受力进行分析。在输电线路运行及检修工作中，导地线是最重要输电作用，但是，因为导地线受力结构为柔性变量，且受环境影响的变量极大。所以，我们无法计算出绝对的准确值。通过两个近似假设：假设一：架空线是没有刚度的柔性索链，只承受拉力而不承受弯矩。假设二：作用在架空线上的荷载沿其线长均布；悬挂在两基杆塔间的架空线呈悬链线形状。由力的平衡原理可得到一下结论：
（1）架空线上任意一点C处的轴向应力σx的水平分量等于弧垂最低点处的轴向应力σ0，即架空线上轴向应力的水平分量处处相等。
σx cosθ=σ0
（2）架空线上任意一点轴向应力的垂直分量等于该点到弧垂最低点间线长Loc与比载γ之积。
σx sinθ=γLoc
推导出：
即
推导出
结论：当比值γ/σ0一定时，架空线上任一点处的斜率于该点至弧垂最低点之间的线长成正比。最后推到得到架空线悬链方程的普遍积分形式。C1、C2为积分常数，其值取决于坐标系的原点位置。
由上式可以看出，架空线的悬链线具体形状完全由比值σ0 /γ决定，即无论何种架空线、何种气象条件。只要σ0 /γ相同，架空线的悬挂曲线形状就相同。在比载γ一定的情况下，架空线的水平应力是决定悬链线形状的唯一因素，所以平时架空线的水平张力对架空线的空间形状有着决定性的影响。在档距一定时，架空线的长度是关于架空线比载和应力的函数。应该指出计算的结果悬挂曲线几何形状计算长度，与架空线的制造长度不尽相同。而在现实中，悬挂点从来不会去刻意的施工至等高.等于说，悬点高差对线路应力所起的影响也是极大的。经过一定的推算，我们可以得出在悬点有所高差时，
式中第一式的负号，是为了保证悬挂点的垂向应力向上时为正值而加的。悬挂点的垂向应力为正值时，说明该悬挂点承受架空线的拉力。低悬挂点的垂向应力为正值时说明架空线的弧垂最低点在档内。低悬挂点的垂向应力为负值时说明架空线的弧垂最低点在档外，悬挂点受上拔力。当 取零值时，说明悬挂点正好是架空线的最低点，架空线不承受垂向应力。悬挂点受到架空线的总垂向应力，是该悬挂点两侧架空线垂向力的代数和。
由此可知，系统只需拥有了通过已知数据：导线型号、档距、塔型、经纬度，按此相关的型号自动检索或计算出其它所需数据。当然，悬点高差可以由人工重新得出（需外挂其它软件将引起应用的不便）。再自动由相关数据按公式计算出悬挂点的力学分布的能力，它将在输电线路运检工作中起来举足轻重的作用！
2.建模
将这些数据作为底层数据进行建模：通过基础数据录入以及计算，我们还需要更简单的操作以便该系统能够让运检工人通过简单的鼠标点击便能得到所需的力学数据，且清楚的明白相关的受力点受到的力，以及在何种情况将可能引起何种后果及反应。
在我们目前的设想中，我们只需要形成简单的铁塔单线图及地线、三相导线受力图。在铁塔的单线图中，每一个节点受到的力将根据悬点受力传递到每一节点，以及塔材的的刚性传递，都只是简单的平面力系计算，在计算机系统中是简单实现的。
该模型进一步开展人机接口，最终实现运检工人将相关数据输入，系统自动生成受力分析图，使输电线路运检工作实现精细化管理。
因为一般开发系统的人员对输电线路管理工作的生疏，而输电线路管理人人不可能对系统底层编辑熟悉。所以系统还必须有一定的开发性，类似一些公式的设立、不同点的计算方法，都需要放开以便输电线路管理人员进行编辑。设立更级权限便于应用管理。
3.结论
建立输电线路的力学数据模型，可以长期并且有效的运用于实际架空输电线路的管理当中去，而且让每一位有能力并且得到验证的人能够去及时并完整的更新数据内容。
参考文献：
[1]美国输电线路结构荷载指南（ASCE74—2009）.
[2] 邵天晓.架空送电线路的电线力学计算（精），中国电力出版社，2003.
[3]维克托·迈尔·舍恩伯格.大数据时代，浙江人民出版社，2013.