三維GIS在特高壓線路運(yùn)維管理中的應(yīng)用分析

李廣程　袁維

摘 要：作為我國電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的主要方向，特高壓輸電線路因損耗低、容量大、可靠性高以及經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)在現(xiàn)代電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。新時代的發(fā)展背景下，基于三維GIS技術(shù)在輸電線路運(yùn)維管理中的運(yùn)用，其不僅實(shí)現(xiàn)了空間對象間平面關(guān)系的有效表達(dá)，并且對于彼此間的垂向關(guān)系實(shí)施了準(zhǔn)確描述，進(jìn)而使三維空間信息的提取手段更加便捷化。鑒于此，本文基于筆者理論知識的學(xué)習(xí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，以特高壓輸電線路運(yùn)維管理中三維GIS為論述對象，就此展開技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：特高壓線路；運(yùn)維管理；GIS技術(shù)

中圖分類號：TM723 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0127-01

1 特高壓輸電線路運(yùn)行與維護(hù)

基于特高壓輸電線路運(yùn)行實(shí)況的分析，其綜合表現(xiàn)出輸送線路長、地理環(huán)境復(fù)雜以及交叉跨越其他線路（包括通訊、電力、道路等）等特征，與此同時穿越林區(qū)、居民區(qū)等特殊區(qū)域和河流、高山滑坡等不穩(wěn)定區(qū)域，并且相比于高壓與超高壓線路，特高壓輸電線路結(jié)構(gòu)與運(yùn)行參數(shù)相對較高、運(yùn)行過程安全性和可靠性要求嚴(yán)格等特征。

作為電力輸送的主干性網(wǎng)絡(luò)，特高壓輸電線路運(yùn)一旦發(fā)生故障，其會在危及本地區(qū)電網(wǎng)安全的同時對跨區(qū)電網(wǎng)的安全造成威脅，如若處理不及時，便會產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。在與地理空間位置的關(guān)系上，特高壓輸電線路及其塔桿與之關(guān)聯(lián)密切，尤其以垂直方向的層次信息最為突出，走廊內(nèi)違背規(guī)范的建筑物變化如何、樹木生長是否滿足運(yùn)行要求；故障（或隱患）發(fā)生后如何快速查詢，最短搶修線路和搶修計(jì)劃的選擇與制定，均為特高壓輸電線路運(yùn)維工作的關(guān)鍵性問題。

2 特高壓輸電線路運(yùn)維管理三維GIS的應(yīng)用

2.1 線路走廊危險地物的檢測

鑒于我國電網(wǎng)運(yùn)維相關(guān)規(guī)定的分析，為保證運(yùn)行安全，安放于特高壓輸電線路走廊中的各種地物應(yīng)保持一定的安全距離，故此，線路走廊危險地物檢測為特高壓輸電線路運(yùn)維工作的關(guān)鍵性內(nèi)容：

（1）實(shí)施地物分類（如房屋、樹木、地面以及交叉跨越物等），依據(jù)規(guī)定針對不同地物確定其至輸電線路的安全距離；

（2）地物分類完成后，實(shí)施輸電線路與絕緣子間的結(jié)點(diǎn)處理；

（3）測量并計(jì)算各類地物至輸電線路的實(shí)際距離，根據(jù)安全距離的具體規(guī)定，判定實(shí)際情況是否滿足安全輸電運(yùn)維的要求。

基于三維GIS可視化技術(shù)的運(yùn)用，運(yùn)維過程中一旦發(fā)現(xiàn)某種地物至輸電線路的距離小于安全距離，其自動報(bào)警功能便會啟動，以此提醒維護(hù)人員實(shí)施維修。不過在對實(shí)際使用距離檢測過程中，外界環(huán)境因素（特別是當(dāng)?shù)刈罡邷囟扰c最大風(fēng)力）所帶來的影響應(yīng)給予充分考慮，因此在GIS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為確保所建輸電線路模型的科學(xué)性與客觀性，還需準(zhǔn)確預(yù)測當(dāng)?shù)氐臏囟葪l件與風(fēng)速條件。

2.2 線路走廊地形地貌變化檢測

受風(fēng)化、地質(zhì)變化以及工程施工等因素的影響，特高壓輸電線路走廊范圍內(nèi)難以避免的會出現(xiàn)坍塌、位移與滑坡等地形地貌變化的現(xiàn)象，對輸電線路運(yùn)行的安全性威脅嚴(yán)重。故此，特高壓輸電線路運(yùn)維過程中，基于三維GIS可視化功能的應(yīng)用，輸電線路走廊范圍內(nèi)地形地貌一旦發(fā)生變化，便可實(shí)時、準(zhǔn)確的檢測并顯示出來，以此可使線路運(yùn)維部門及其檢修人員及時發(fā)現(xiàn)和掌握情況，進(jìn)而運(yùn)維方案的編制提供依據(jù)，確保方案的科學(xué)性與有效性，確保輸電線路運(yùn)行過程的安全性。

2.3 輸電線路三維可視化管理

對于輸電線路三維數(shù)據(jù)的采集，傳統(tǒng)以人工測量為主的方式相比手段較為落后，效率低下且精度較低，隨著GIS三維可視化技術(shù)的運(yùn)用，對于三維走廊的地形、地貌以及塔桿位置可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確而快速的測量，進(jìn)而為輸電線路的運(yùn)維提供方便、快捷、必要的數(shù)據(jù)支持。對于利用GIS所采集的數(shù)據(jù)，通過相關(guān)軟件的處理可使其精度得到明顯提升，進(jìn)而使所建立的三維數(shù)字模型可更加準(zhǔn)確的反映客觀情況，對輸電線路的實(shí)際運(yùn)維方式更加匹配。與此同時，三維模型建立過程中，GIS技術(shù)還可精確描述線路下樹木、房屋等各類地物，以此促使所建模型精度更高，對地形地貌的反映更加真實(shí)與全面，故而極大程度上降低了輸電線路運(yùn)維過程中的數(shù)據(jù)處理量與復(fù)雜程度。故此，基于GIS技術(shù)的應(yīng)用，其通過對現(xiàn)場實(shí)際情況的三維真實(shí)反映，使線路運(yùn)維人員對整條線路的運(yùn)行情況因準(zhǔn)確、全面、及時的掌握而有效實(shí)現(xiàn)了三維可視化管理。

2.4 樹木砍伐評估和管理

特高壓輸電線路的建設(shè)，受其自身屬性的影響不可避免的會穿越林地，特別是在山地地區(qū)，穿越林地現(xiàn)象十分普遍，此時則需有效管理和評估輸電線路穿越林地的面積、高度以及體積，為線路運(yùn)行提供可靠依據(jù)。對于傳統(tǒng)評估方法而言，其不僅精度較低，而且實(shí)施成本較大，不便于輸電線路后期運(yùn)維工作的開展，而在運(yùn)用GIS技術(shù)后，其三維可視化功能可全面、準(zhǔn)確的獲取林地空間的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)而計(jì)算出樹木高度與樹冠等幾何特征，不僅保障了評估手段的有效性，同時有助于輸電線路穿越林地工作的管理，特別是在需要砍伐樹木時，利用GIS技術(shù)所采集的信息可提供準(zhǔn)確的砍伐量與砍伐位置。此外，為了獲取樹林的覆蓋率，利用GIS技術(shù)可通過突變信息與光譜信息將其計(jì)算而出，同時有效識別和計(jì)算樹木高度、面積、體積以及規(guī)格，進(jìn)而為線路的勘測進(jìn)行自動化估算，確保輸電線路安全運(yùn)行。但是相比于西方發(fā)達(dá)國家，我國在樹木砍伐方面對于GIS技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，技術(shù)水平差距較大，需要后續(xù)加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)與推廣運(yùn)用。

2.5 輸電線路的增容分析

基于特高壓輸電線路載流容量的提升，具體要點(diǎn)為：

（1）充分考慮溫度對輸電線路材料所造成的影響；

（2）當(dāng)輸電線路載流量增大后，還需考慮因載流量的增大而對輸電線路與地面距離的調(diào)整。

利用三維GIS技術(shù)，可將線路走廊的地形地物三維空間有效掃描與恢復(fù)，同時運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)施數(shù)據(jù)處理后，可有效模擬出線路荷載后的弧垂情況，并且合理檢測線路弧垂與地面的安全距離，在極大程度上為線路載流容量的提升提供了科學(xué)依據(jù)，促使運(yùn)維管理工作更加實(shí)時有效，進(jìn)而保證了線路載流容量的安全性。

3 結(jié) 語

基于以上論述，三維GIS在特高壓輸電線路運(yùn)維管理中的應(yīng)用，極大程度上提升了輸電線路的巡檢效率與運(yùn)行可靠性，集中體現(xiàn)了我國智能電網(wǎng)建設(shè)的信息化與精細(xì)化管理的具體要求。

參考文獻(xiàn)

[1]史方舟.三維GIS輸電線路管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].東北師范大學(xué)，2012.

[2]陽 鋒，徐祖艦.三維激光雷達(dá)技術(shù)在輸電線路運(yùn)行與維護(hù)的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，3（2）：62～64.

收稿日期：2018-10-9