輸電線路差異化防雷治理中三維激光掃描技術(shù)的應用探析

鄭云龍

（廣東電網(wǎng)有限責任公司清遠供電局，廣東清遠 511500）

輸電線路差異化防雷治理中三維激光掃描技術(shù)的應用探析

鄭云龍

（廣東電網(wǎng)有限責任公司清遠供電局，廣東清遠 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)定運行的雷擊跳閘現(xiàn)象進行闡述，探討如何應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)模的不斷擴展和供電可靠性要求的不斷提高，以及當前全球氣候條件的復雜多變，輸電線路因雷擊跳閘日益成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要因素。為確保輸電線路安全可靠運行，盡可能地降低電網(wǎng)雷擊損害風險，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)應用，需重點做好輸電線路現(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)濟性。

1 三維激光掃描技術(shù)

1.1 機載三維激光掃描技術(shù)

本文所述的三維激光掃描技術(shù)采用機載和地面測量相結(jié)合的方式，機載三維激光雷達是將三維激光掃描儀和航空相機裝載在飛機上，利用激光測距和航空攝影測量原理，迅速采用機載三維激光掃描系統(tǒng)進行廣域掃描，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行填補完善，減少掃描誤差。通過GPS和慣性測量裝置的機載定位定向系統(tǒng)聯(lián)接，構(gòu)成當今測量與遙感領(lǐng)域最先進的對地觀測系統(tǒng)。而且可實時得到地表大范圍內(nèi)目標點的三維坐標，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)的運用主要是為了彌補上述機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。它的工作原理是向物體發(fā)射大量的激光點來準確的獲得物體表面的特征，進而直接的生成物體3D模型的測量手段，它和上述的機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，準確的得出被測點和掃描儀的相對精確位置。這種技術(shù)具有以下幾個技術(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應用實施的范圍較廣；④多角度全方位的掃描；⑤具有的激光斑點擴大技術(shù)可以對輸電線路等較為細長的物體進行采集。它在電力行業(yè)中的應用也有一定的成效，例如在變電站三維模型構(gòu)建以及輸電線路三相導線間的間距測量等。

通過綜合運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)進行拼接，然后再把原始數(shù)據(jù)進行明確細致的分類和處理，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)上實現(xiàn)對輸電線路的走廊通道進行矢量化建模。

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)進行輸出。因為輸電線路實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算量也是十分巨大的。基于此就需要對其進行近似化的處理，按照每間隔1/8檔距進行數(shù)據(jù)采集和防雷計算，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算量，還可以有效滿足全檔距繞擊閃絡(luò)風險評估的工程需要。

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行，一般在實際的應用中不作為重點關(guān)注，主要的還是對前兩者的參數(shù)提取。因為地面傾角的取值正負狀況對于繞擊防雷計算存在的影響，需要在排除了地面傾角值以外對其正負進行正確的分析。在一般的防雷擊計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)進行精確細致的提取，進而進行全檔距繞擊跳閘率的計算。依據(jù)線路繞擊跳閘率的設(shè)計值、規(guī)定值以及運行的經(jīng)驗值來最后確定參考的標準，把輸電線路的各基桿塔的全檔距繞擊跳閘率計算值和參考標準進行比較，就可以確定它的繞擊閃絡(luò)風險評估的等級，處于A、B級的為達標狀態(tài)，C、D級為不達標狀態(tài)。

4 評估實例分析

選取某山區(qū)220kV線路，我們對其進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)果進行詳細的對比分析，普通方法主要是根據(jù)桿塔經(jīng)緯度坐標來獲取桿塔地形地貌參數(shù)，利用設(shè)計圖紙來確定桿塔的結(jié)構(gòu)尺寸，并結(jié)合雷電統(tǒng)計的（數(shù)據(jù)）參數(shù)，進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)風險遠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)對其進行應用分析，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.三維激光掃描技術(shù)在輸電線路差異化防雷治理中的應用［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，李曉嵐.電網(wǎng)雷害風險評估技術(shù)研究［J］.高電壓技術(shù)，2011，（12）：3012-3021.

［3］趙遠強，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.