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机载激光雷达系统在电力巡线中的应用
作者:    时间: 2018-07-06    浏览量:821

近年来,随着中国经济建设的高速发展,用电需求高速增长,对电网建设的需求亦日益强烈。与此同时,面对已建成的漫长电力网络,如何有效地对其进行管理,以保证电网的正常运行,确保电力的安全输送,亦显得更加重要。一次停电事故的发生不但给电网经营企业的经济效益带来损失,而且对电力用户和整个社会都将造成严重的影响。


 机载激光雷达系统在电力巡线中的应用


1、 现状及困难  

由于国内电网不断扩大,长距离输电线路如特(超)高压线路增长迅速,而且很多的输电线路分布在崇山峻岭之中,为了日常电力线的维护、更新电力台账数据、防止电力事故的发生等工作,需要对电力线进行日常的巡查工作。目前,电力巡线工作主要由电力工人翻山越岭,采用人工观察或者无人机影像查看对现有电力线进行巡查,存在作业强度大、作业周期长,数据不直观、精度低、再利用程度不高以及地形复杂地区难以工作等缺点。


传统电力巡检方式 

传统电力巡检方式


2、 项目优势  

(1)应用优势

机载激光雷达系统由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点,无论对新建线路的走向选择设计,还是对已建线路的危险点巡线检查、线路资产管理以及各种专业分析,都带来了传统测绘手段所不具备的作业模式和技术优势。其主要应用如下:

① 新建线路的验收及原始档案的建立。主要包括:线路通道(树木房屋)、交叉跨越(输电线路、高速、铁路等)、杆塔本体(各部件安全距离、倾斜等)、导地线弧垂及线间距离等。

② 对运行中的输电线路,测量导线与树竹、新建房屋等的安全距离,对树竹的生长趋势进行判断等,大负荷高温等情况导地线弧垂的检测和交叉跨越点线间距的测量。

③ 带点作业前校核杆塔各部件之间的安全距离测量。如塔窗结构尺寸、导线间安全距离等。 


(2)设备概况

机载激光雷达扫描测量系统集成了激光传感器、定位定姿系统、高分辨率数码相机、计算机控制单元、无人机飞行平台等,具有集成度高、质量轻、数据精度高、运行成本低、使用限制少、操作维护简单、快速拆装、方便携带等特点。


机载激光雷达系统在电力巡线中的应用 

机载激光雷达系统

AS-100多平台激光雷达系统参数 

AS-100多平台激光雷达系统参数

(3)解决方案

通过无人机搭载激光雷达系统获取真实点云数据,为输电线路监护人员提供数据基础,通过专业电力三维激光点云软件处理,以电力走廊内的关键对象—电力线与电力塔为核心,发现输电线路设施设备异常和隐患,以及线路走廊中被跨越物对线路的威胁。标识高大植被、高层建筑、穿越线路等关注地物,分析相互之间的拓扑关系与相互作用,输出图表提示危险排查区域,检测建筑物、植被、交叉跨越等对线路的距离是否符合运行规范。


航线规划及数据采集

航线的规划工作是决定飞行扫描测量成果质量的关键因素,规划完成通过自动或者手动控制的方式,对输电线路进行飞行扫描测量和成像,获得高精度点云和影像数据。


AS-100多平台激光雷达航线规划及数据采集

数据采集

 AS-100多平台激光雷达点云数据


 高精度点云数据



数据分析

将点云导入到专业电力点云分析软件中进行处理。利用机载激光雷达获取的高精度点云,快速获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备,以及走廊地物(包括电塔、塔杆、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等)的精确三维空间信息和三维模型。根据输电线路安全距离的要求,可分析线路走廊内导线与植被、建筑物、交叉跨越等净空距离,进而确定线路运行状态是否安全,并对超过预定安全距离的危险点形成报表并进行标识提示,最大限度的发挥系统的输电能力。


① 三维立体及快速剖面查看


电力线路俯视图 

电力线路俯视图


电力线路剖面图 

电力线路剖面图


② 三维量测分析

实现对线路任意点距离量测、面积量测。能够直接精确测量出输电线路各点的坐标、高程、任意两点间空间距离、任意点高程等;能够精确测量电力线相间距离,为间隔棒的制作与安装提供精确尺度。


三维量测

三维量测


③ 滤波与地物分类

实现激光点云的滤波处理和点云分类,将点云数据划分为地表点云、输电本体点云及走廊内地物点云等几类。提高数据生产效率, 消除了数据滤波以及坐标转换等费时的工作,实现自动化数据处理过程,节省了重要的时间和资源。


点云分类 

分类后点云

④ 三维建模

自动化三维地形重建技术,通过激光点云滤波结果,生成高精度的数字高程模型DEM,实现线路走廊三维地形还原。


⑤ 电力线提取

利用分类后的线路走廊地物的激光点云,跟踪相邻点云数据,将同一条线路上的点云数据识别出来,并输出矢量化的电力线成果。


电力线提取

电力线提取


⑥ 电力安全运行分析

直接基于激光点云数据精确量测线路走廊地物(特别是树木、房屋、交叉跨越)到导线的距离是否满足安全运行要求。按照相关标准设置这些地物点到电线的安全距离要求,进而自动进行安全距离检测计算,一旦该类别地物到电线的距离不符合相关要求,则自动报警,汇总输出危险点统计图表,以便于运行维护人员野外现场检修。


电力安全运行分析

分析统计信息


 缺陷点检测

缺陷点检测


交叉跨越

交叉跨越


除了检测当前危险点信息,还可进行风偏、高温、覆冰等模拟分析,查找最大危险点。


电力安全运行分析

最大风偏


电力安全运行分析 

覆冰模拟


3、 总结与展望  

在新的经济及科技环境下,生产效率关乎企业的生存和发展,伴随着电网公司信息化建设的推进以及信息化规划的开始,信息化的推广为提升工作效率和工作质量起到了很大的作用。通过无人机激光雷达进行电力巡线,使得外业巡线水平持续提升,能够改善巡检数据的有效性和准确性,提升业务运作的效率和决策的科学性和准确性,最终提高企业的经济效益。


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