輸電線路差異化防雷治理中三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用探析

鄭云龍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東清遠(yuǎn) 511500）

輸電線路差異化防雷治理中三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用探析

鄭云龍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東清遠(yuǎn) 511500）

隨著現(xiàn)代電力企業(yè)的不斷發(fā)展，輸電線路擁有完整良好的運(yùn)行狀態(tài)成為保證電力正常輸送的關(guān)鍵性和基本要求。本文就從影響輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的雷擊跳閘現(xiàn)象進(jìn)行闡述，探討如何應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)來開展輸電線路差異化防雷治理。輸電線路所處的地形地貌和桿塔結(jié)構(gòu)特征是引起雷擊跳閘的兩個(gè)重要因素，為全面高效直觀地獲取這兩方面的參數(shù)信息，就需要利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行分析研究。

輸電線路 差異化防雷治理 三維激光掃描技術(shù)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)展和供電可靠性要求的不斷提高，以及當(dāng)前全球氣候條件的復(fù)雜多變，輸電線路因雷擊跳閘日益成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。為確保輸電線路安全可靠運(yùn)行，盡可能地降低電網(wǎng)雷擊損害風(fēng)險(xiǎn)，需要工程技術(shù)人員深入開展防雷技術(shù)研究。針對本文中的三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用，需重點(diǎn)做好輸電線路現(xiàn)場地形勘察和桿塔結(jié)構(gòu)分析，通過分析確定重點(diǎn)改造對象和措施，提高防雷綜合治理的有效性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

1 三維激光掃描技術(shù)

1.1 機(jī)載三維激光掃描技術(shù)

本文所述的三維激光掃描技術(shù)采用機(jī)載和地面測量相結(jié)合的方式，機(jī)載三維激光雷達(dá)是將三維激光掃描儀和航空相機(jī)裝載在飛機(jī)上，利用激光測距和航空攝影測量原理，迅速采用機(jī)載三維激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行廣域掃描，在針對航測難度大和數(shù)據(jù)缺失的地段采用地面測量進(jìn)行填補(bǔ)完善，減少掃描誤差。通過GPS和慣性測量裝置的機(jī)載定位定向系統(tǒng)聯(lián)接，構(gòu)成當(dāng)今測量與遙感領(lǐng)域最先進(jìn)的對地觀測系統(tǒng)。而且可實(shí)時(shí)得到地表大范圍內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，也是目前唯一能測定森林覆蓋地區(qū)地面高程的可行技術(shù)，因此特別適用山區(qū)線路。機(jī)載三維激光掃描技術(shù)可以快速，低成本，高精度地獲取數(shù)據(jù)。它在電力輸送中的應(yīng)用主要有新架設(shè)線路的選線，以及對輸電線路的日常檢修維護(hù)等。

1.2 地面三維激光掃描技術(shù)

地面三維激光掃描技術(shù)的運(yùn)用主要是為了彌補(bǔ)上述機(jī)載測量容易受到飛行安全、線路密集以及航空管制等因素影響帶來的缺點(diǎn)。它的工作原理是向物體發(fā)射大量的激光點(diǎn)來準(zhǔn)確的獲得物體表面的特征，進(jìn)而直接的生成物體3D模型的測量手段，它和上述的機(jī)載測量一樣也是采用激光測距的原理，在此基礎(chǔ)上結(jié)合橫縱向轉(zhuǎn)角的精確記錄，準(zhǔn)確的得出被測點(diǎn)和掃描儀的相對精確位置。這種技術(shù)具有以下幾個(gè)技術(shù)優(yōu)勢：①具有很高的測量精度；②遙測的像素分辨率較高；③應(yīng)用實(shí)施的范圍較廣；④多角度全方位的掃描；⑤具有的激光斑點(diǎn)擴(kuò)大技術(shù)可以對輸電線路等較為細(xì)長的物體進(jìn)行采集。它在電力行業(yè)中的應(yīng)用也有一定的成效，例如在變電站三維模型構(gòu)建以及輸電線路三相導(dǎo)線間的間距測量等。

通過綜合運(yùn)用上述兩種測量技術(shù)，獲取了測量對象的信息數(shù)據(jù)后需要先對這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，然后再把原始數(shù)據(jù)進(jìn)行明確細(xì)致的分類和處理，一般主要分為植被/建筑層、線路/桿塔等輸電設(shè)備層以及地形地貌地表層等，最后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對輸電線路的走廊通道進(jìn)行矢量化建模。

2 差異化防雷評估參數(shù)的提取分析

為了盡可能的滿足差異化防雷評估的要求，需要在矢量化建模的基礎(chǔ)上依據(jù)三維模型對線路走廊全檔距地形地貌參數(shù)和桿塔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行輸出。因?yàn)檩旊娋€路實(shí)際的檔距是在百米甚至是千米以上，就簡單的按照1m為間隔進(jìn)行提取，那么最后的數(shù)據(jù)量也是非常巨大的，因此所帶來的防雷計(jì)算量也是十分巨大的。基于此就需要對其進(jìn)行近似化的處理，按照每間隔1/8檔距進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和防雷計(jì)算，這樣做的目的不僅可以大大降低參數(shù)的采集量和防雷的計(jì)算量，還可以有效滿足全檔距繞擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評估的工程需要。

對于地形地貌的參數(shù)提取方面，一般主要涉及到三個(gè)方面，即地貌、地面傾角以及海拔。對于海拔的提取可以直接從三維模型中進(jìn)行，一般在實(shí)際的應(yīng)用中不作為重點(diǎn)關(guān)注，主要的還是對前兩者的參數(shù)提取。因?yàn)榈孛鎯A角的取值正負(fù)狀況對于繞擊防雷計(jì)算存在的影響，需要在排除了地面傾角值以外對其正負(fù)進(jìn)行正確的分析。在一般的防雷擊計(jì)算中典型地貌主要分為山頂、沿坡、山谷以及平地。

3 全檔距繞擊防雷性能評估的方法分析

在綜合了雷電統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及線路絕緣特征的基礎(chǔ)上，我們采用基于三維激光掃描技術(shù)來對地形地貌和桿塔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行精確細(xì)致的提取，進(jìn)而進(jìn)行全檔距繞擊跳閘率的計(jì)算。依據(jù)線路繞擊跳閘率的設(shè)計(jì)值、規(guī)定值以及運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)值來最后確定參考的標(biāo)準(zhǔn)，把輸電線路的各基桿塔的全檔距繞擊跳閘率計(jì)算值和參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，就可以確定它的繞擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評估的等級，處于A、B級的為達(dá)標(biāo)狀態(tài)，C、D級為不達(dá)標(biāo)狀態(tài)。

4 評估實(shí)例分析

選取某山區(qū)220kV線路，我們對其進(jìn)行輸電線路三維激光掃描，并在掃描數(shù)據(jù)獲得全檔距地形地貌參數(shù)和桿塔結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全檔距繞擊防雷性能的評估分析，把評估結(jié)果和采用普通方法得到的評估結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的對比分析，普通方法主要是根據(jù)桿塔經(jīng)緯度坐標(biāo)來獲取桿塔地形地貌參數(shù)，利用設(shè)計(jì)圖紙來確定桿塔的結(jié)構(gòu)尺寸，并結(jié)合雷電統(tǒng)計(jì)的（數(shù)據(jù)）參數(shù)，進(jìn)而得到各基桿塔繞擊的跳閘率。從最后的兩組結(jié)果可以看出，差異較大，多基桿塔采用全檔距評估方法得到的繞擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于采用普通方法得到的評估結(jié)果，也就說明了在山區(qū)地形較為復(fù)雜的輸電線路中，采用基于三維激光掃描技術(shù)的全檔距繞擊評估方法更具有優(yōu)勢。

5 結(jié)語

綜上分析可知，對于電力企業(yè)來說，隨著供電可靠性要求的不斷提高，做好輸電線路的差異化防雷治理工作成為十分重要的問題。通過采用本文介紹的三維激光掃描技術(shù)對其進(jìn)行應(yīng)用分析，可以全面掌握輸電線路的防雷性能，為輸電線路的防雷改造、技術(shù)升級提供參考依據(jù)。

［1］趙淳，阮江軍，陳家宏，谷山強(qiáng).三維激光掃描技術(shù)在輸電線路差異化防雷治理中的應(yīng)用［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（01）：195-200.

［2］趙淳，陳家宏，王劍，阮江軍，谷山強(qiáng)，李曉嵐.電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究［J］.高電壓技術(shù)，2011，（12）：3012-3021.

［3］趙遠(yuǎn)強(qiáng)，吳慧芳.輸電線路“差異化”防雷治理的技術(shù)措施綜述［J］.山西電力，2015，（01）：41-45.