一种导线对地距离测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种导线对地距离测量方法及系统，所述方法，包括：利用一激光雷达进行扫描，获取对输电线路的激光扫描角度数据和每一激光扫描角度数据对应的激光测量数据；根据所述激光器的高度、所述激光扫描角度数据和每一激光扫描角度数据对应的激光测量数据，获取输电线路对应的三维空间的点云数据；利用所述输电线路对应的三维空间的点云数据，测量所述输电线路对应的三维空间内各种地物到所述输电线路中的导线的距离。本发明专利技术通过采用可靠、安全、非接触式的激光雷达扫描对输电线路及周围环境进行三维重现，从而测量各种地物到所述输电线路中的导线的距离，提高了输电线路巡检的工作效率，保障了电网运行的安全性，防止了其可能带来的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电カ输电网
，尤其涉及一种导线对地距离测量方法及系统。
技术介绍
在当今低碳经济环境背景下，人类社会对能源、环境以及可持续发展提出更高要求，同时在电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升下，要求未来的电カ供应必须更加安全可靠，能够适应高度市场化的电カ交易的需要以及适应客户的自主选择需求，能进ー步提高庞大的电网资产利用率。为此，以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而同地提出要建设灵活、安全、清洁、经济、友好的智能电网，将先进的信息通信技木、传感测量技术、分析决策技木、自动控制技术和能源电カ技术相结合，形成新型的现代化智能电网。智能电网又称“电网2.0”，其特点之一是:自动实时的掌控电网系统安全运行状态，能够及时发现故障点，快速诊断故障原因，并消除故障隐患，实现电网系统的自我恢复，以避免发生大面积停电事故，能够抵抗自然灾害、人为的外力破坏等情况，确保电网安全可靠运行。输电线路是电网的重要组成部分，而线路走廊内的地形地貌状况以及地物都会对线路的布设和安全运行产生重大影响，是输电线路设计和管理最为关注的区域。在现代智能电网建设中，电网规模的急剧增加，电网结构优化升级和自动化程度的提高，电网设计单位和运行管理単位，对电カ设备安全可靠性提出了更高的要求，需要不断优化输电线路巡检方式，以降低输电线路巡检成本和提高巡检效率。输电线路巡检的目的是查找线路中的安全隐患和故障，及时进行检修，以最大程度地避免事故的发生，或以最高的效率恢复线路的正常运行，确保电网的运行安全。随着我国经济高速发展，超高压、大功率、长距离输电线路越建越多，线路走廊远离城镇和交通干线，穿过荒山野岭，地理环境复杂，而且有些地区存在人工不能到达的巡线“盲区”，或者因设备、树木遮拦阻挡巡线员的视线，特别是在发生电网紧急安全事故吋，电力线路巡检人员利用肉眼或者借用普通巡检仪器进行检查设备是否正常，在保证效率的前提下，这对巡检维护人员来说是ー个很大的困难。此外，冰灾、地震等自然灾害频发，给线路巡检带来新的挑战。为了防止和杜绝电网安全事故的发生，电网运行维护部门每年都要投入大量的人力、物カ和财カ对输电线进行巡检，但目前常规的巡检方式，工作条件艰苦、劳动强度大，巡检效率低。特别是对山区和大跨越线路巡检中，以及在冰灾、地震、水灾、滑坡、夜间条件的巡线检查，所花时间长、成本高、困难大，不能满足自然灾害巡检、保障供电以及电网紧急故障条件下应急巡检的需要，并且部分巡检项目靠人工方法难以完成。因此，常规的电カ巡检方式，已不能满足现代化智能电网的发展和安全运行需求，超高压电网急需安全、先进、科学、高效的电カ巡检方式。20世纪50年代，一些发达国家开始尝试应用直升机对架空输电线路进行巡检エ作。经过数十年的研究、探索，直升机在输电线路中的应用已扩展到线路安全巡检、带电作业以及布设杆塔等方面。我国香港中华电カ公司较早采用有人直升机高效巡检模式，通过直升机带电巡检作业，大大提高劳动生产效率，将我国电カ行业标准架空线路人工巡检周期(毎月一次)大幅延长，其中所属港岛、大陆线路分别每年一次、每4个月一次。可见，采用先进巡检模式可部分代替人工巡线，显著降低人员劳动強度。此外，在近几年，直升机巡检方式在我国的华北、云南地区也得到广泛的应用。直升机巡线方式多搭载红外线摄影仪、数码相机、照相机、高分辨率望远镜、可见光录像机等设备，在飞行中对途经线路进行观测，获取输电线路走廊的可见光和红外录像、照片等。但这些技术空间定位精度均不高，而且获得的多种数据大多需要分开处理，没有集成为ー个整体，处理起来很麻烦。另外，这些方法都很难精确判断线路走廊地物(比如树木等)到导线的距离，而安全距离引发的线路闪路故障是许多输电线路安全事故的初始诱发因素。2003年8月14日，树闪故障引发了严重的美加大停电事故，但是在这次事故之前，输电线路已经通过直升机进行巡检，甚至有些线路巡检在停电前的50天之内。1996年7月和8月美国西部两次大停电，2003年9月意大利大停电等，都是由输电线路树闪故障导致的。由此可见，利用常规的直升机搭载巡线人员，借助望远镜、相机进行线路巡检方式效果并不理想。在2003年美国公用事业树木管理部门对这次树闪造成的大停电的结论是:“人不可能通过眼睛始終准确的确定树木和线路之间的距离”。因此，在当今智能电网急速发展过程中，急需高效率的输电线路巡检方式。机载激光雷达测量(Light DetectionAnd Ranging, LiDAR)技术的出现为输电线路的高效巡检提供了新的途径，机载激光雷达测量系统是ー种集激光测距技术、高精度全球定位系统(Global Positioning System, GPS)技术和高动态惯性导航系统(Inertial NavigationSystem, INS)技术于一体的系统。结合建成的区域GPS连续跟踪站,机载激光雷达系统可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率航空影像，数据经处理后可以获取高精度的输电线路走廊的三维地形地貌以及走廊中的地物空间信息，包括杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等。相比于传统的方法，机载激光雷达测量系统可提供高精度的三维空间信息，能够穿透植被获取地表信息，巡检人员可以充分利用该信息对造成线路安全问题的隐患和异常进行分析。另外，由于受风向、气温、湿度、导线负荷量的影响，导线弧垂度会发生变化，导线弧垂模型不容易建立，利用机载激光雷达测量技术获取数据进行三维建模后，可直接測量弧垂到树木或障碍物的距离，进而确定如何进行砍伐和清除障碍；其次，如果能自动化提取电カ线点云并进行矢量化，将使危险点自动检测成为可能，极大的提高巡检的效率。综上所述，机载激光雷达测量技术弥补了传统巡检方式的不足，利用机载激光雷达系统获取的高精度三维数据，可以快速測量输线路周围地物到导线的距离，及时发现和消除故障隐患；在电カ线自动提取的基础上，可以实现危险点的自动化检测，大大的提高巡检的效率，节省巡检成本、提高电网管理水平；应用3S技术(3S技术是遥感技术(Remotesensing, RS)、地理信息系统(Geography information systems, GIS)和全球定位系统(Global positioning systems, GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技木)、网络技术、计算机技术和三维全景技术，将电网设备图形信息、地形地理信息、激光雷达系统获取的高精度三维数据等信息有机结合，建立输电线路三维可视化管理系统，为智能电网建设打下基础。导线最小对地距离的选取除了考虑正常的电气绝缘强度之外，还需要考虑电场强度这一重要因素。例如，根据我国架空输电线路的设计经验，330kV及以下线路的对地距离均由绝缘安全距离来决定，而500kV及以上的线路由产生静电效应的地面电场强度起控制作用。在不同的气象条件下，导线的弛度也会影响对地面的安全距离。通常认为，最大的弛度会在气温较高或者覆冰的气象条件下产生。架空输电线路的导线对地距离应符合设计要求，但在运行过程中，所要求的安全距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导线对地距离测量方法，其特征在于，所述导线对地距离测量方法，包括：利用一激光雷达进行扫描，获取对输电线路的激光扫描角度数据和每一激光扫描角度数据对应的激光测量数据；根据所述激光器的高度、所述激光扫描角度数据和每一激光扫描角度数据对应的激光测量数据，获取输电线路对应的三维空间的点云数据；利用所述输电线路对应的三维空间的点云数据，测量所述输电线路对应的三维空间内各种地物到所述输电线路中的导线的距离。

【技术特征摘要】
1.一种导线对地距离测量方法，其特征在于，所述导线对地距离测量方法，包括: 利用一激光雷达进行扫描，获取对输电线路的激光扫描角度数据和姆一激光扫描角度数据对应的激光测量数据； 根据所述激光器的高度、所述激光扫描角度数据和每一激光扫描角度数据对应的激光測量数据，获取输电线路对应的三维空间的点云数据； 利用所述输电线路对应的三维空间的点云数据，測量所述输电线路对应的三维空间内各种地物到所述输电线路中的导线的距离。2.按权利要求1所述导线对地距离测量方法，其特征在干， 所述输电线路对应的三维空间的点云数据包括输电线路走廊地形、地物和线路设施设备空间信息；其中，所述线路设施设备空间信息包括:杆塔、绝缘子串挂点位置、导线弧垂。3.按权利要求1所述导线对地距离测量方法，其特征在干， 所述输电线路对应的三维空间内各种地物包括:树木、房屋、交叉跨越线。4.按权利要求1所述导线对地距离测量方法，其特征在干， 所述获取输电线路对应的三维空间的点云数据后，对所述输电线路对应的三维空间的点云数据进行预处理，剔除错误和异常的点。5.按权利要求1所述导线对地距离测量方法，其特征在干， 所述获取输电线路对应的三维空间的点云数据后，对所述输电线路对应的三维空间的点云数据进行分类处理， 并利用分类处理后的点云数据进行空中三角測量，形成正射影像图，建立三维地形模型。6.一种导线对地距离测量系统，其特征在于，所述导线对地距离测量系统包括: 激光雷达扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启源，高安洁，曹向勇，于洪亮，解玉文，陈垚，李红旗，郭志广，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：