图学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 1156-1165.DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2026051156
收稿日期:2026-01-12
接受日期:2026-06-26
出版日期:2026-10-31
发布日期:2026-10-26
通讯作者:杨仕友,E-mail:eesyyang@zju.edu.cn
KONG Qiyan, YANG Yajin, YANG Shiyou(
)
Received:2026-01-12
Accepted:2026-06-26
Published:2026-10-31
Online:2026-10-26
Contact:
YANG Shiyou,E-mail:eesyyang@zju.edu.cn
摘要:
在架空输电线路设计中,线间距离校核需要进行频繁的设计变更以满足严格的机械与绝缘安全约束。针对传统方法依赖多软件模块切换、流程重复和迭代次数多等变型设计效率低下的问题,提出一种支持快速变型设计的线间距离校核方法。首先,基于“顶层基本骨架”(TBS)建模理论,构建了能够将杆塔设计控制信息与顶层设计意图传递至导线形态参数的自顶向下设计流程,保障线间距校核流程快速响应常见设计变更要求。进而结合该流程对模型的细度要求,提出了由导线、杆塔与装配关系构成的轻量化输电线路骨架模型。通过参考行业标准的通用模型定义构建轻量化杆塔形状骨架,实现模型的快速创建和修改,并根据TBS在横向布局结构的建模方式建立杆塔定位骨架,实现高效准确地传递设计变更。同时,建立集成几何与设计信息的导体骨架模型,实现电线力学快速计算的数据共享。在此基础上,构建了包含杆塔与导线连接关系的装配模型,实现变型设计的数据一致性和对复杂线路结构的适应性。最后基于Qt平台开发相应的线间距离校核原型系统,以各类一般及特殊线路工程作为典型实例进行变型设计需求的应用演示。实例应用结果表明,该方法能有效满足变更杆塔位置、塔头尺寸、换位方式和自定义工况四大类典型的快速变型设计需求,且对复杂耐张段级线路工程具有良好的可扩展性,为提升绝缘配合的设计效率提供了高效灵活的技术支撑。
中图分类号:
孔琪艳, 杨亚晋, 杨仕友. 输电线路线间距离校核自顶向下设计方法[J]. 图学学报, 2026, 47(5): 1156-1165.
KONG Qiyan, YANG Yajin, YANG Shiyou. A Top-down design method for inter-conductor clearance verification of overhead transmission lines[J]. Journal of Graphics, 2026, 47(5): 1156-1165.
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 节点信息 | P,点编号,x,y,z(坐标相对于模型原点) |
| 单线信息 | R,节点编号1,节点编号2 |
| 挂点信息 | G,挂点类型,挂点名称, x,y,z(坐标相对于模型原点) |
表1 杆塔通用模型几何细度表
Table 1 Level of geometric detail for universal tower model
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 节点信息 | P,点编号,x,y,z(坐标相对于模型原点) |
| 单线信息 | R,节点编号1,节点编号2 |
| 挂点信息 | G,挂点类型,挂点名称, x,y,z(坐标相对于模型原点) |
| 杆塔类型 | 四回路杆 | 上字型耐张塔 |
|---|---|---|
| 节点数量 | 16 | 28 |
| 单线数量 | 8 | 40 |
| 挂点数量 | 14 | 7 |
| *.mod文件大小/字节 | 601 | 1 193 |
表2 典型杆塔的骨架模型数据量
Table 2 Data volume of skeleton models for typical towers
| 杆塔类型 | 四回路杆 | 上字型耐张塔 |
|---|---|---|
| 节点数量 | 16 | 28 |
| 单线数量 | 8 | 40 |
| 挂点数量 | 14 | 7 |
| *.mod文件大小/字节 | 601 | 1 193 |
图5 输电线路骨架模型定位信息传递示意图——以“四变双”线路工程为例
Fig. 5 Schematic diagram of positioning information transmission for transmission line skeleton model—a case study of quadruple-to-double-circuit line
| 线路信息 | 双回路杆塔-塔1 | 双回路杆塔-塔2 |
|---|---|---|
| 杆塔定位参数 (x,y,z,θ)/(m,m,m,°) | (0,0,0,0) | (0,100,0,30) |
| 杆塔通用模型 (形状骨架)部分 挂点信息 | G,C,导1, −4.5,0,28 G,C,导2, −3,0,24.5 G,C,导3, −4.5,0,21 G,C,导4,4.5,0,28 G,C,导5,3,0,24.5 G,C,导6,4.5,0,21 | |
| 装配关系 (“导线编号, 装配信息”) | 1,{塔1,导1;塔2,导1} 2,{塔1,导2;塔2,导2} 3,{塔1,导3;塔2,导3} 4,{塔1,导4;塔2,导4} 5,{塔1,导5;塔2,导5} 6,{塔1,导6;塔2,导6} | |
表3 初始线路信息
Table 3 Initial line information
| 线路信息 | 双回路杆塔-塔1 | 双回路杆塔-塔2 |
|---|---|---|
| 杆塔定位参数 (x,y,z,θ)/(m,m,m,°) | (0,0,0,0) | (0,100,0,30) |
| 杆塔通用模型 (形状骨架)部分 挂点信息 | G,C,导1, −4.5,0,28 G,C,导2, −3,0,24.5 G,C,导3, −4.5,0,21 G,C,导4,4.5,0,28 G,C,导5,3,0,24.5 G,C,导6,4.5,0,21 | |
| 装配关系 (“导线编号, 装配信息”) | 1,{塔1,导1;塔2,导1} 2,{塔1,导2;塔2,导2} 3,{塔1,导3;塔2,导3} 4,{塔1,导4;塔2,导4} 5,{塔1,导5;塔2,导5} 6,{塔1,导6;塔2,导6} | |
图9 4类设计变更界面((a) 杆塔位置或几何结构;(b) 相序排列方式;(c) 自定义工况)
Fig. 9 Interface for four types of design modifications ((a) Tower position or geometric structure; (b) Phase sequence arrangement; (c) Custom operating condition)
| 导线编号 | 参数值 | 终止挂点 全局坐标/m | 形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|---|
| 1 | 改前 | (−3.897, 97.750, 28.000) | (0, 31.130, 56.458) |
| 改后 | (−5.629, 96.750, 28.000) | (0, 31.130, 56.380) | |
| 4 | 改前 | (3.897, 102.250, 28.000) | (0, 31.130, 56.810) |
| 改后 | (5.629, 103.250, 28.000) | (0, 31.130, 56.890) |
表4 改变塔头尺寸后的关键参数对比
Table 4 Comparison of key parameters after changing the tower top geometry
| 导线编号 | 参数值 | 终止挂点 全局坐标/m | 形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|---|
| 1 | 改前 | (−3.897, 97.750, 28.000) | (0, 31.130, 56.458) |
| 改后 | (−5.629, 96.750, 28.000) | (0, 31.130, 56.380) | |
| 4 | 改前 | (3.897, 102.250, 28.000) | (0, 31.130, 56.810) |
| 改后 | (5.629, 103.250, 28.000) | (0, 31.130, 56.890) |
| 装配关系 | 参数值 | 终止挂点全局坐标/m | 形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|---|
| 1,{塔1,导1;塔2,导2} | 改前 | (−3.90, 97.75, 28.00) | (0, 31.13, 56.46) |
| 改后 | (−2.60, 98.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.53) | |
| 2,{塔1,导2;塔2,导3} | 改前 | (−2.60, 98.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.52) |
| 改后 | (−3.90, 97.75, 21.00) | (0, 31.13, 56.47) | |
| 3,{塔1,导3;塔2,导1} | 改前 | (−3.90, 97.75, 21.00) | (0, 31.13, 56.46) |
| 改后 | (−3.90, 97.75, 28.00) | (0, 31.13, 56.51) | |
| 4,{塔1,导4;塔2,导5} | 改前 | (3.90, 102.25, 28.00) | (0, 31.13, 56.81) |
| 改后 | (2.60, 101.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.76) | |
| 5,{塔1,导5;塔2,导6} | 改前 | (2.60, 101.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.75) |
| 改后 | (3.90, 102.25, 21.00) | (0, 31.13, 56.82) | |
| 6,{塔1,导6;塔2,导4} | 改前 | (3.90, 102.25, 21.00) | (0, 31.13, 56.81) |
| 改后 | (3.90, 102.25, 28.00) | (0, 31.13, 56.85) |
表5 改变导线排列方式后的关键参数对比
Table 5 Comparison of key parameters after changing the conductor arrangement
| 装配关系 | 参数值 | 终止挂点全局坐标/m | 形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|---|
| 1,{塔1,导1;塔2,导2} | 改前 | (−3.90, 97.75, 28.00) | (0, 31.13, 56.46) |
| 改后 | (−2.60, 98.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.53) | |
| 2,{塔1,导2;塔2,导3} | 改前 | (−2.60, 98.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.52) |
| 改后 | (−3.90, 97.75, 21.00) | (0, 31.13, 56.47) | |
| 3,{塔1,导3;塔2,导1} | 改前 | (−3.90, 97.75, 21.00) | (0, 31.13, 56.46) |
| 改后 | (−3.90, 97.75, 28.00) | (0, 31.13, 56.51) | |
| 4,{塔1,导4;塔2,导5} | 改前 | (3.90, 102.25, 28.00) | (0, 31.13, 56.81) |
| 改后 | (2.60, 101.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.76) | |
| 5,{塔1,导5;塔2,导6} | 改前 | (2.60, 101.50, 24.50) | (0, 31.13, 56.75) |
| 改后 | (3.90, 102.25, 21.00) | (0, 31.13, 56.82) | |
| 6,{塔1,导6;塔2,导4} | 改前 | (3.90, 102.25, 21.00) | (0, 31.13, 56.81) |
| 改后 | (3.90, 102.25, 28.00) | (0, 31.13, 56.85) |
| 编号 | 年平工况形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa | 自定义工况形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|
| 1 | (0, 31.13, 56.46) | (0, 52.00, 84.94) |
| 2 | (0, 31.13, 56.52) | (0, 52.00, 85.02) |
| 3 | (0, 31.13, 56.46) | (0, 52.00, 84.94) |
| 4 | (0, 31.13, 56.81) | (0, 52.00, 85.44) |
| 5 | (0, 31.13, 56.75) | (0, 52.00, 85.36) |
| 6 | (0, 31.13, 56.81) | (0, 52.00, 85.44) |
表6 自定义工况与年平工况导线形态参数对比
Table 6 Comparison of conductor configuration parameters under custom and annual average temperature conditions
| 编号 | 年平工况形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa | 自定义工况形态参数 /10−3∙MPa/m, 10−3∙MPa/m, MPa |
|---|---|---|
| 1 | (0, 31.13, 56.46) | (0, 52.00, 84.94) |
| 2 | (0, 31.13, 56.52) | (0, 52.00, 85.02) |
| 3 | (0, 31.13, 56.46) | (0, 52.00, 84.94) |
| 4 | (0, 31.13, 56.81) | (0, 52.00, 85.44) |
| 5 | (0, 31.13, 56.75) | (0, 52.00, 85.36) |
| 6 | (0, 31.13, 56.81) | (0, 52.00, 85.44) |
图11 复杂线路结构的线间距离校核三维示意图((a) 四回路变双回路线路场景;(b) 交叉跨越线路场景)
Fig. 11 3D visualization of clearance verification for complex line structures ((a) A quadruple-to-double-circuit conversion scenario; (b) A cross-over line scenario)
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