架空输电线路塔位四角坐标计算与绘制的方法研究

唐新庄，贺 丹

(1.中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，陕西 西安 710075；2.西安航天宏图信息技术有限公司，陕西 西安 710100)

0 引言

电力系统的规模日益增长，重要性也不断上升，架空输电线路作为电力系统的重要环节[1]，其在设计环节的精细化要求也越来越高，不仅需要提供每基的塔位坐标、高程、档距、里程、转角度数等常规数据，而且在一些较大的输电线路工程中，需要根据设计专业提供的跟开表计算出每个塔位的四角坐标，即塔腿坐标。同时将计算出来的塔腿位置绘制在AutoCAD中，设计人员可以根据这些资料报送相关部门核查占地面积、压矿信息和基本农田占用情况等。

本文针对这种要求，提出了基于.NET对Auto CAD进行二次开发[2-5]，利用四参数坐标转换计算塔位四角坐标，并将计算的四角坐标图形化表示在Auto CAD图纸上。通过多个具体工程的应用，本程序大大提高了塔位四角坐标计算的效率，方便了设计人员和业主后期的应用。

1 架空输电线路塔腿介绍

在架空输电线路中，电力铁塔按用途一般分为耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔等[6]，其中耐张塔、终端塔和跨越塔的塔腿计算方法包含在直线塔和转角塔中，因此本文对直线塔和转角塔的塔腿进行简单介绍。

1)直线塔：塔腿间夹角为90°，A、B、C、D腿与后退方向夹角依次为45°、135°、225°和315°，AB、BC、CD、DA的连线为正侧全跟开，并且AB=BC=CD=DA，如图1所示。

图1 方形直线塔A、B、C、D塔腿方向示意图

2)转角塔：塔腿间夹角为90°，假设转角度为α，线路左转时α取正值，线路右转时α取负值，A、B、C、D腿与后退方向夹角依次为45°－α/2、135°－α/2、225°－α/2和315°－α/2，AB、BC、CD、DA的连线为正侧全跟开，并且AB=BC=CD=DA，如图2所示。

图2 转角塔A、B、C、D塔腿方向示意图

2 塔腿计算原理

根据上文我们需要计算出ABCD塔腿的绝对坐标，然而如果利用塔位的绝对坐标XY计算塔腿绝对坐标，不仅数据量比较大，而且需要反复利用三角函数，计算繁琐容易出错。

针对这种情况，本文提出利用四参数进行坐标转换[7]，首先计算出塔腿在相对坐标系里的坐标，再利用四参数将塔腿的相对坐标转换成绝对坐标。

2.1 四参数的计算

二维四参数的转换模型公式如式(1)所示。

式中：x1、y1为相对坐标系坐标，x2、y2为绝对坐标系坐标；Δx、Δy为平移参数，m；α为旋转参数，(°)；m为尺度参数。

计算上面4个转换参数需要利用2对已知点。

2.2 具体计算步骤

以一个耐张段为一个计算单位，具体计算步骤如下：

1)建立一个相对坐标系：X轴为耐张段起点和终点的连线，Y轴为垂直于X轴的右手坐标系，原点为耐张段起点(0，0)。

2)根据耐张段的起点和终点的绝对坐标，计算出耐张段长度H，得到耐张段终点在相对坐标系下的坐标(H，0)。

3)根据耐张段的起点和终点的2对已知点坐标，计算出相对坐标系到绝对坐标系之间的转换参数。

4)根据塔位坐标，计算出塔位到耐张段起点的距离h。

5)根据结构专业提供的塔位正侧全跟开和上面h，计算出相对坐标系下4个塔腿的坐标。

6)利用计算出来的四参数，将4个塔腿的相对坐标转换到绝对平面坐标系，并输出成.CSV格式。

7)耐张段终点需要进行特殊处理：根据下一耐张段的终点，计算出耐张段的转角度数和方向。

3 绘制AutoCAD图形

本文采取.NET中的C#对AutoCAD进行二次开发，这样后期可以方便扩充软件功能，开发出功能更完善的软件。

读取前面保存的CSV文件，利用AutoCAD里面PolyLine命令，自动将4个塔腿坐标连接起来，同时也将耐张段的起点和终点连接，方便查看，如图3所示。

4 工程实例

本文以某新疆750 kV输电线路工程为例，线路全长约180 km，塔位总数385基，说明塔腿坐标计算步骤和绘制流程。

1)打开计算塔腿坐标程序，点击计算塔腿坐标按钮，如图4所示。

2)打开需要计算的塔位坐标CSV，如图5所示，计算完后将塔腿保存为CSV和dat格式，方便与南方CASS接口。

图5 数据打开界面

3)打开AutoCAD2010，加载连接塔腿程序，点击“连接塔腿”菜单，将刚才保存的.CSV文件打开，将所有塔腿进行连接，如图6所示。

图6 某新疆750 kV输电线路工程塔腿示意图(部分)

5 精度检查

为了验证本程序计算出来的塔位坐标的正确性，本文选取其中4组数据对人工绘制的塔腿和程序计算出来的塔腿坐标进行了对比，见表1所列。

表1 塔腿坐标对比表

6 结论

本文以某新疆750 kV输电线路工程为例，介绍了利用四参数计算塔腿坐标基本步骤，通过.NET的AutoCAD二次开发对塔腿坐标进行的图形化的绘制，得出如下结论：

1)通过人工对绘制的塔腿坐标进行检查，塔腿坐标计算和绘制准确无误、精度可靠，证明通过四参数可以计算塔腿的坐标。

2)利用四参数进行坐标转换，化繁为简，减少了计算中出错的概率。

3)通过.NET的AutoCAD二次开发，实现了对塔腿坐标的批量图形化绘制，满足了设计人员和业主的需求。

4)多个工程的具体应用结果表明，塔腿计算程序大大提高了塔腿坐标的计算效率，降低手动计算的出错概率，保证了数据的准确性，同时也方便了其他设计专业后期数据处理，有一定的工程应用价值。