架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法技术

本发明专利技术公开了一种架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法，包括以下步骤：S1、带电作业安全规范要求数据处理；S2、获取设备缺陷信息并对缺陷信息进行处理；S3、基于安全规范要求和缺陷位置自动生成规划作业路径，并进行安全评估；S4、基于安全规范要求和缺陷位置进行手动规划作业路径；S5、基于安全规范的生成带电作业规划路径仿真模拟；S6、基于带电作业仿真过程计算成果出具安全评估报告和实施策略报告。本发明专利技术采用计算机运算代替传统人工进行作业路径规划分析和仿真、安全风险评估和报告编制，使整个作业规划所需时间大大缩短，提升了架空输电线路在带电作业实施前的处理时间和安全性。理时间和安全性。理时间和安全性。

【技术实现步骤摘要】
架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法


[0001]本专利技术涉及一种架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法。

技术介绍

[0002]中国架空输电输电线路带电作业同国外带电作业一样，它的产生也是“源于”生产实践的需要——提高电网供电可靠性(率)和减少用户停电时间。目前，国内的架空输电线路带电作业已经应用的非常成熟，但带电作业规划阶段从缺陷发现信息上报、信息搜集整合、工器具选择、气象研判、安全规范要求的适配、出具此次作业的内容安全风险评估、实施策略的编制等工作，以及最终到现场实际作业的过程的时间，需求至少一周及以上的准备周期。同时，以上整个带电作业流程和风险评估更多的是根据带电作业专家和“老师傅”的经验进行决策，决策结果无法实时直观呈现。整个带电作业流程大大增加了用户停电时间、作业人员的工作强度和安全风险。
[0003]为有效减轻带电作业人员的方案编制、提前进行风险预演评估和报告出具，让作业人员更专注于带电作业实施工作本身。国家电网公司也推出了大量的系统和平台，提供了电网的设备资产、人员资质、工器具、备品备件、风险评估等服务资源，但带电作业人员在使用如此多的系统或平台，无疑将其精力和时间大大浪费到信息查找、数据梳理和资源整合工作中去了，实际并未减少或减轻带电作业人员的编写安全工作强度和大幅提高效率，并且也无法针对缺陷风险进行准确、有效的预演仿真和风险评估报告、实施策略报告出具。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用计算机运算代替传统人工进行作业路径规划分析和仿真、安全风险评估和报告编制，使整个作业规划所需时间大大缩短，提升了架空输电线路在带电作业实施前的处理时间和安全性的架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法，包括以下步骤：
[0006]S1、带电作业安全规范要求数据处理：对不同海拔高度、气象条件、电压等级、人身与带电体距离要求、绝缘工具有效长度、绝缘子最少有效片数、作业人员与相邻导线距离、最小组合间隙和电位转移时人体裸露部分与带电体距离要求、实施策略报告模板、安全评估报告模板信息按类别处理后存储至数据库；
[0007]S2、获取设备缺陷信息并对缺陷信息进行处理：获取架空输电线路设备缺陷信息，将设备的缺陷的海拔高度、电压等级、缺陷位置文字描述信息存储至数据库；同时，将缺陷位置在架空输电线路数字孪生体上进行标记处理，标记后将信息存储至数据库，数据为地理信息坐标值，用X、Y、Z代替，X代表经度，Y代表纬度，Z代表高程；
[0008]S3、基于安全规范要求和缺陷位置自动生成规划作业路径，并进行安全评估，包括以下步骤：
[0009]S31、根据缺陷信息适配带电作业规范要求：根据设备的缺陷信息的海拔高度、电压等级、缺陷位置数据和气象条件的组合信息，通过数值匹配判断的方法完成带电作业安全规范要求的适配最优解；
[0010]S32、根据缺陷位置自动生成安全带电作业路径；
[0011]S33、进行带电作业安全评估：对无人机安全作业路径和作业人员路径数据在数字孪生场景进行安全评估分析，安全评估过程中使用点到线段的最短距离公式计算出点到导线设备上连续两点构成的线段的最短距离，整个过程按照安全规范中的电气距离要求进行数据判断；若电气距离大于安全规范要求，则判定为安全作业条件，否则判定为非安全作业条件；
[0012]S4、基于安全规范要求和缺陷位置进行手动规划作业路径：若现场实际情况因地形条件无法满足最优上塔位置和安全带电作业路径时，在仿真界面选择无人机挂点位置、上塔位置、降落位置、人员上塔位置进行手动调整，调整后重新手动生成带电作业规划路径，生成过程代入设定的挂点位置、上塔位置、降落位置、人员上塔位置调用S3步骤进行重新计算路径和带电作业安全性评估；
[0013]S5、基于安全规范的生成带电作业规划路径仿真模拟：依据架空输电线路数字孪生场景，将步骤S3或步骤S4的带电作业规划路径成果，使用可视化技术实现带电作业规划路径后实施过程的仿真模拟，并在数字孪生场景中将人身与带电体距离、作业人员与相邻导线距离满足情况的模拟结果实时呈现；
[0014]S6、基于带电作业仿真过程计算成果出具安全评估报告和实施策略报告。
[0015]所述步骤S32具体包括以下子步骤：
[0016]S321、生成无人机安全作业路径：
[0017]S3211、获取导线信息、隐患点信息：获取已知隐患点的坐标p(x0,y0,z0)，带电作业的导线L
导
及构成导线的有限坐标点集合U
p
；
[0018]S3212、隐患点与导线最短距离位置计算：利用点到线段的最短距离公式计算出P点到导线L
导
上连续两点构成的线段的最短距离，计算出隐患点到导线距离最短的点Q；
[0019]计算方法如下：设L
导
上任意连续两点为A坐标(x1,y1,z1)，B坐标(x2,y2,z2)，这时，直线AB的参数方程为
[0020]直线上的点(x,y,z)，当参数0≤t≤1时，是线段AB上的点，当参数t＜0时，是BA延长线上的点，当参数t＞1时，是AB延长线上的点；
[0021]通过P点与直线AB的垂直的平面方程为：
[0022](x2‑
x1)(x
‑
x0)+(y2‑
y1)(y
‑
y0)+(z2‑
z1)(z
‑
z0)＝0
[0023]求P到这个平面与直线AB的交点Q0，由于PQ0⊥
AB，所以Q0点也是P点到直线的AB的垂足，使用带入平面方程，化简后解得：
[0024][0025]如果0≤t≤1时，将得到的t的值带入到得到的(X,Y,Z)就是垂足Q0的坐标；
[0026]如果t＜0，Q0和A点重合，Q0(X,Y,Z)＝(x1,y1,z1)；
[0027]如果t＞1，Q0和B点重合，Q0(X,Y,Z)＝(x2,y2,z2)；
[0028]那么线段PQ0的长度为：
[0029]按照上述的方法循环计算出集合U
p
中相邻的两点组成线段到P点的最小距离的，最后得到所有值中距离最小时的Q0点坐标，输出为Q；
[0030]S3213、绝缘绳挂线点合规计算：根据带电作业无人机安全距离规范，无人机设备与线路设备安全距离规范要求不得小于5m，将Q点在沿线的方向上进行平移，得到符合规范要求的绝缘绳挂线点Q
g
(X
g
,Y
g
,Z
g
)；
[0031]S3214、无人机飞行轨迹点计算：利用S3213中得到的点Q
g
(X
g
,Y
g
,Z
g
)，计算无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、带电作业安全规范要求数据处理：对不同海拔高度、气象条件、电压等级、人身与带电体距离要求、绝缘工具有效长度、绝缘子最少有效片数、作业人员与相邻导线距离、最小组合间隙和电位转移时人体裸露部分与带电体距离要求、实施策略报告模板、安全评估报告模板信息按类别处理后存储至数据库；S2、获取设备缺陷信息并对缺陷信息进行处理：获取架空输电线路设备缺陷信息，将设备的缺陷的海拔高度、电压等级、缺陷位置文字描述信息存储至数据库；同时，将缺陷位置在架空输电线路数字孪生体上进行标记处理，标记后将信息存储至数据库，数据为地理信息坐标值，用X、Y、Z代替，X代表经度，Y代表纬度，Z代表高程；S3、基于安全规范要求和缺陷位置自动生成规划作业路径，并进行安全评估，包括以下步骤：S31、根据缺陷信息适配带电作业规范要求：根据设备的缺陷信息的海拔高度、电压等级、缺陷位置数据和气象条件的组合信息，通过数值匹配判断的方法完成带电作业安全规范要求的适配最优解；S32、根据缺陷位置自动生成安全带电作业路径；S33、进行带电作业安全评估：对无人机安全作业路径和作业人员路径数据在数字孪生场景进行安全评估分析，安全评估过程中使用点到线段的最短距离公式计算出点到导线设备上连续两点构成的线段的最短距离，整个过程按照安全规范中的电气距离要求进行数据判断；若电气距离大于安全规范要求，则判定为安全作业条件，否则判定为非安全作业条件；S4、基于安全规范要求和缺陷位置进行手动规划作业路径：若现场实际情况因地形条件无法满足最优上塔位置和安全带电作业路径时，在仿真界面选择无人机挂点位置、上塔位置、降落位置、人员上塔位置进行手动调整，调整后重新手动生成带电作业规划路径，生成过程代入设定的挂点位置、上塔位置、降落位置、人员上塔位置调用S3步骤进行重新计算路径和带电作业安全性评估；S5、基于安全规范的生成带电作业规划路径仿真模拟：依据架空输电线路数字孪生场景，将步骤S3或步骤S4的带电作业规划路径成果，使用可视化技术实现带电作业规划路径后实施过程的仿真模拟，并在数字孪生场景中将人身与带电体距离、作业人员与相邻导线距离满足情况的模拟结果实时呈现；S6、基于带电作业仿真过程计算成果出具安全评估报告和实施策略报告。2.根据权利要求1所述的架空输电线路耐张塔“小飞侠”带电作业仿真和评估方法，其特征在于，所述步骤S32具体包括以下子步骤：S321、生成无人机安全作业路径：S3211、获取导线信息、隐患点信息：获取已知隐患点的坐标p(x0,y0,z0)，带电作业的导线L
导
及构成导线的有限坐标点集合U
p
；S3212、隐患点与导线最短距离位置计算：利用点到线段的最短距离公式计算出P点到导线L
导
上连续两点构成的线段的最短距离，计算出隐患点到导线距离最短的点Q；计算方法如下：设L
导
上任意连续两点为A坐标(x1,y1,z1)，B坐标(x2,y2,z2)，这时，直线
AB的参数方程为直线上的点(x,y,z)，当参数0≤t≤1时，是线段AB上的点，当参数t＜0时，是BA延长线上的点，当参数t＞1时，是AB延长线上的点；通过P点与直线AB的垂直的平面方程为：(x2‑
x1)(x
‑
x0)+(y2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宝坤，夏行涛，张辉，徐林，宋团，罗康，
申请(专利权)人：成都瀚涛天图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：