摘要:目前,当前新型测绘呈现出技术多样化、数据多源化的特点,如何高效地利用各种数据源的优势,如何组合多数据源,如何在不同专业之间协同作业,都是现有输电线路选线系统面对的现实问题。现有输电线路三维设计软件在快速发展过程中,上游专业选线软件与之对接接口不通畅,存在制图格式、建模方式和联机通信等不兼容的问题。针对新时代输电线路工程三维设计的需求和国家电网公司提出可研初设一体化招标模式要求,只有在可研初设阶段获取高精度地理信息数据,才能保证初设阶段设计成果的准确性,客观地要求电力设计单位充分利用多源数据提高设计深度。
关键词:多数据源;输电线路选线系统;设计与实现
1 系统主要功能设计
围绕架空输电线路数字化三维设计要求,采用主辅双显示屏幕互动模式,佩戴立体眼镜等外设装置在主屏幕上操控精选量测,在辅助屏幕裸眼观测操控二维数字正射影像(digitalorthophotomap,DOM)、虚拟三维、初排窗口、三维漫游和联机道亨软件。1)二三维联动初选模块主要功能是线路初选,使线路路径方案成立且合理;在一个窗口加载DOM、其他矢量栅格数据和外业调绘测量数据,进行二维初选路径,另一个窗口加载仿真虚拟三维,具备三维交互的真实感和空间分析能力,与二维初排塔模块联动,实现二三维选线联动。2)多数据源三维精选设计模块主要功能是利用路径条带大范围DOM和数字高程模型(digitalelevationmodel,DEM)建立立体大场景,通过支持直接导入的多种主流空三数据成果,自动建立单立体像对模型,立体大场景与之关联,借助外设观测设备建立宏观选线和微观定位相结合的立体选线模式,立体大场景与立体像对模型无级自由互换,随着线路路径走向自动切换对应的立体像对模型。3)二维初排位模块主要功能是人工交互采集套合DEM自动剖切生成平断面图,选择杆塔类型和线路设计参数,在排位窗口实现排位功能,设置K值,初步判断线路设计合理性和可行性,也可输出多种格式断面数据。排位结果以不同形式自动实时呈现在多窗口精选三维立体中、虚拟三维中和二维DOM上,二三维选线路径的变化实时更新二维初排位窗口的平断面图,实现多维度、多视角(线路断面角度)协同选线设计。4)三维漫游是以DOM和DEM数据为基础,利用虚拟现实技术创建三维场景,可以加载倾斜实景模型和全景影像,实现三维场景中自由漫游和沿选线成果飞行,实时接收选线路径信息,设置初选塔型、电力线悬垂,可让设计者和审查者沉浸在三维场景中,直观地浏览到线路沿线周边的地形环境、地表覆盖、电力线路表现形态等。可全方位、全景查看电力线,可实时调整塔位及路径。5)平断面图量测模块是基于多数据源多窗口量测,在不同特定窗口加载不同特性数据,组合利用不同数据源;地物数据可在立体像对模型中采集,断面数据可基于DEM自动剖切获取,树高可在分类激光点云中自动获取,拥挤地段选线和地物采集可在倾斜摄影模型窗口采集,多窗口关联互动,与二维初排窗口实时联动。同时可在立体像对模型中人工采集塔基地形图和塔基断面图,也可在分类激光点云数据自动批量获取塔基地形图和塔基断面图,设定高低腿配置限差,自动提示需要优化的塔位,交互传递到结构专业的三维设计软件中进行基础设计,便于优化塔位定位。
2 多数据源输电线路选线系统的设计与实现
2.1 针对恶劣天气的防治对策
(1)防治雷电故障的防治对策。可通过减小避雷线的保护角、增强线路绝缘水平、架设耦合地线、降低杆塔接地电阻、加装保护间隙和安装线路氧化锌避雷器等方式可对输电线路的防雷工作起到较好的效果,在实际的线路杆塔设计、运行、改造过程中,应该根据实际情况,具体问题具体分析,探求和实施一个最优的防雷方案。
同时在电网输电线路运维过程中,充分利用雷电定位系统等新技术、新方法,进行雷击故障点的辅助查找,将可以起到事半功倍的效果。(2)防治强风故障的防治对策。(1)在进行输电线路架设设计、施工前,要对线路途经区的地理环境、气候环境做详细的调查,尽可能避开强风多发的区域,不可避开的应优化设计参数提高安全裕度,合理提高局部风偏设计标准,制定科学合理的架设方案。(2)根据历年气象数据进行分析,将输电线路设施架设在风力走向的最低区域,线路的方向尽量与风向一致,减少线路的横面风阻。(3)利用信息化技术建立一套全方位的定点监控系统,对每个监控点的线路运行情况进行实时监测,及时的发现输电线路风力受损情况,及时进行抢修。四是,加强巡检力度,发现隐患和故障及时处理。对发生故障的耐张塔跳线和转角较大的无跳线串的外角跳线加装跳线绝缘子串和重锤,对发生故障的直线塔的绝缘子串加装重锤。(3)防治覆冰故障的防治对策。覆冰故障的防治思路主要是预防和整治两个方法。预防就是在输电线路架设施工前,对线路途经地区的气候条件进行详细的调查,判断地区发生覆冰的概率,尽可能避开覆冰严重的地段。对覆冰严重的地段,宜在输电线路中间适当位置设立耐张塔或者加强型直线塔,从而减少覆冰对线路造成的故障影响。整治就是在重度覆冰地段做好覆冰的整治措施。在对覆冰的处理工作中,要及时发现并第一时间处理,在寒冷天气和极端天气下,加大线路的检查力度,力求第一时间发现线路覆冰情况,并采取相关方法对覆冰进行处理,常见的方法有机械破冰法、热力融冰法、化学物质融冰法等。同时也可以在线路表层使用防雪环、憎水、憎冰性涂料,减少输电线路覆冰的发生概率。
2.2 创建输电线路智能化管理体系
想要实现输电线路运行维护的高效性和稳定性,需要建立完善的智能化管理体系,利用信息资料的收集,将输电线路运行中的各项数据信息进行汇总,然后将收集到的数据信息进行分析,从而发现输电线路运行中存在的问题,从而及时的处理问题,避免输电线路发生事故和故障。输电线路运行和维护过程中采用智能化管理体系可以有效的提高线路的运行维护管理效率,节约输电线路日常维护的时间,同时,智能化管理体系使输电线路运维更加科学,是我国电力系统运行维护未来的发展趋势。
2.3 输电线路运维建立应急响应机制
我国的输电网络十分庞大且分布密集,各输电线路相互连接。由于输电网络运行是在复杂的室外条件下,因此输电线路在运行中发生故障的原因可能是多种的。因此,供电企业在实施智能化管理过程中,要注重对不同信息反馈的分析工作,对于紧急故障或关键问题要提前建立应急响应机制,并建立好机制后要求所有管理人员和作业人员掌握应急处理方式,保证在事故或故障发生后,供电企业相关人员可以第一时间采取科学的应对措施,将故障排除或将损失降低到最小。电力企业应建立各类应急处置预案,并定期进行应急事件演练,从而提升相关人员的应急反应能力和掌握应急处理方式。
3 结语
该系统是以无缝对接输电线路三维协同设计平台为目标,参与全生命周期线路设计,已经体现出明显的优越性:1)系统可应用于输电线路工程的规划、可研、初设及施工图等各个阶段,大大减少了优化选线工程中内外业工作量,极大地减轻外业工作强度,显著地提高了工效,提高勘测设计质量,缩短勘测设计周期。2)新测绘技术的蓬勃发展,可获取各种各样的空间数据,为多数据源提供了数据基础,根据不同设计阶段可充分利用多种数据源。
参考文献:
[1]电力行业输配电技术协作网.输电线路三维量测技术及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2018.
[2]李峰,刘文龙.机载LIDAR系统原理与点云处理方法[M].北京:煤炭工业出版社,2017.