基于激光點云的500 kV帶電作業(yè)安全防護技術(shù)研究

［摘 要］文章介紹了激光點云處理技術(shù)，探討了激光點云處理技術(shù)在500 kV 帶電作業(yè)中的應(yīng)用，分析了其對500 kV 帶電作業(yè)安全防護技術(shù)的影響，以期為相關(guān)人員提供參考。

［關(guān)鍵詞］激光點云；500 kV 帶電作業(yè)；安全防護；智能規(guī)劃

［中圖分類號］TP18 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）09–0071–03

1 概述

我國500 kV 電網(wǎng)的安全是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和供電可靠性的重要方面。500 kV 電網(wǎng)的安全涉及相關(guān)的設(shè)備，包括變電站、輸電線路、開關(guān)設(shè)備等。這些設(shè)備需要經(jīng)過嚴格的設(shè)計、制造、安裝和維護，以確保其運行安全。運行安全需要保證電網(wǎng)的電壓、頻率和功率等參數(shù)在合理范圍內(nèi)，以滿足用戶需求，并確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。運行安全還包括對系統(tǒng)負荷、傳輸容量、電力質(zhì)量等方面進行合理規(guī)劃和管理，以避免過載、短路、電壓失控等問題。在發(fā)生故障或異常情況時，能夠迅速準確地切除故障部分，保護其他設(shè)備和用戶不受到影響。電網(wǎng)的保護系統(tǒng)需要具備高速、可靠的故障檢測和切除能力，以最大限度地減少故障對電網(wǎng)的影響范圍。

500 kV 帶電作業(yè)是指在高壓輸電線路運行狀態(tài)下進行維護、檢修和施工等操作，而無需切斷電力供應(yīng)。這種作業(yè)方式能夠避免大規(guī)模停電帶來的經(jīng)濟損失和社會影響，但也存在一定的風(fēng)險。在傳統(tǒng)的帶電作業(yè)中，工作人員需要直接接觸高壓線路或靠近高壓設(shè)備進行操作，存在一定的安全隱患。

500 kV 電網(wǎng)的安全管理是保障電網(wǎng)安全的重要環(huán)節(jié)。這包括建立健全的安全管理制度、規(guī)范操作規(guī)程、培訓(xùn)人員技能、加強事故應(yīng)急預(yù)案等方面。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)的進步，500 kV 電網(wǎng)的安全也需要與時俱進。引入先進的技術(shù)手段，如智能監(jiān)測、遠程控制、數(shù)據(jù)分析等，可以提高對電網(wǎng)安全的監(jiān)測和管理能力。此外，新材料、新設(shè)備的應(yīng)用也能夠提升電網(wǎng)的安全性能。而引入激光點云處理技術(shù)在500 kV帶電作業(yè)具有重要意義。

2 激光點云處理技術(shù)

2.1 激光掃描和雷達技術(shù)

激光掃描和激光雷達技術(shù)在點云數(shù)據(jù)獲取中具有廣泛的應(yīng)用。它們可用于建立高精度的三維模型、進行環(huán)境感知與導(dǎo)航、進行目標檢測與識別等多個方面。

激光雷達技術(shù)利用激光束測量目標物體的距離和位置信息。激光雷達發(fā)射1 束或多束激光束，形成1 個激光束陣列。每個激光束都有特定的方向和角度。激光束陣列照射到目標物體上，并被物體表面反射。激光雷達上的接收器接收到被目標物體反射的激光束，并記錄下每個激光束的時間延遲。通過測量激光束的時間延遲，可以計算出每個激光束從激光雷達到目標物體的距離。這里使用的基本原理是光在真空中的傳播速度是已知的，因此可以根據(jù)時間延遲計算出距離。激光雷達還記錄每個激光束的方向和角度信息，以確定激光束的掃描方向。通過組合每個激光束的距離和角度信息，可以得到目標物體的三維點云數(shù)據(jù)。這些點云數(shù)據(jù)可用于構(gòu)建物體的三維模型和環(huán)境地圖。

2.2 激光點云獲取技術(shù)應(yīng)用

激光掃描和激光雷達技術(shù)可以用于建筑物和工程場景的精確建模。通過掃描儀獲取的點云數(shù)據(jù)可以用于生成高精度的建筑物模型、進行結(jié)構(gòu)監(jiān)測與變形分析、進行室內(nèi)外空間規(guī)劃等。通過激光掃描儀獲取的地表點云數(shù)據(jù)可以用于生成數(shù)字地形模型、進行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與分析、進行礦山勘探等。

激光雷達是無人駕駛領(lǐng)域中的重要傳感器之一。激光雷達可以實時掃描周圍環(huán)境，獲取精確的障礙物位置和距離信息，以支持自動駕駛車輛的感知和導(dǎo)航?？梢杂糜跈C器人和自主導(dǎo)航系統(tǒng)的環(huán)境感知與導(dǎo)航。通過掃描儀獲取的點云數(shù)據(jù)可以用于建立機器人的地圖、進行障礙物檢測與回避、進行路徑規(guī)劃與導(dǎo)航等。

激光掃描和激光雷達技術(shù)可以用于目標檢測與識別任務(wù)。通過分析點云數(shù)據(jù)的形狀、反射強度、顏色等特征，可以實現(xiàn)對目標物體的檢測、分類和跟蹤，在文物保護和文化遺產(chǎn)重建方面具有重要應(yīng)用。

3 500 kV帶電作業(yè)安全防護措施

進行500 kV 帶電作業(yè)時，安全防護至關(guān)重要，因為這涉及非常高的電壓環(huán)境，存在嚴重的電擊和電弧風(fēng)險。已有防護措施主要集中在個人防護裝備制造、工作區(qū)域標識、電器隔離保護、工業(yè)和設(shè)備絕緣、安全作業(yè)程序、緊急救援計劃等6 個方面。500 kV 帶電作業(yè)屬于高風(fēng)險的工作，需要嚴格遵守所有適用的國際、國家和地方安全規(guī)范和法規(guī)，以確保作業(yè)的安全性和有效性。

一般而言，適用于500 kV 作業(yè)的程序和計劃包括以下幾個步驟：①風(fēng)險評估和計劃。在進行500 kV作業(yè)之前，進行詳細的風(fēng)險評估。②作業(yè)前準備。在作業(yè)開始之前，進行必要的準備工作。③電氣隔離和標記。在進行帶電作業(yè)之前，執(zhí)行必要的電氣隔離和標記。④作業(yè)過程。確保所有作業(yè)人員都了解其責(zé)任和角色，并遵守安全操作規(guī)程。⑤緊急情況處理。制訂緊急情況處理計劃，確保作業(yè)人員熟悉應(yīng)對緊急情況的程序。⑥作業(yè)結(jié)束和清理。在作業(yè)結(jié)束后，進行必要的清理工作，確保所有設(shè)備和工具都被妥善存放和維護。⑦事后總結(jié)和經(jīng)驗分享。進行事后總結(jié)和評估，以收集作業(yè)過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)和改進建議。

4 激光點云技術(shù)在500 kV帶電作業(yè)中的應(yīng)用

4.1 激光點云技術(shù)對500 kV帶電作業(yè)的影響和優(yōu)勢

激光點云技術(shù)在500 kV 帶電作業(yè)中的應(yīng)用對于提高安全性、作業(yè)效率和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策具有重要影響。通過高精度數(shù)據(jù)獲取和分析，激光點云技術(shù)可幫助作業(yè)人員準確評估設(shè)備狀態(tài)、識別潛在隱患，提供安全作業(yè)路徑規(guī)劃，同時支持虛擬培訓(xùn)和模擬，提高安全意識和操作技能，最終減少事故風(fēng)險并提高工作效率。

激光點云技術(shù)可以通過激光掃描儀獲取高精度的三維點云數(shù)據(jù)。對于500 kV 帶電作業(yè)來說，精確的數(shù)據(jù)對于設(shè)備狀態(tài)評估、檢測隱患和規(guī)劃作業(yè)至關(guān)重要。激光點云技術(shù)可以提供準確的電力設(shè)備和線路模型，幫助作業(yè)人員了解設(shè)備的幾何形狀、絕緣狀態(tài)和潛在問題。同時，激光點云可以生成高精度的三維模型，用于規(guī)劃安全的作業(yè)路徑、識別潛在的障礙物和危險區(qū)域，從而減少事故風(fēng)險。作業(yè)人員可以通過對點云數(shù)據(jù)進行可視化分析，快速識別問題和隱患，并采取相應(yīng)的措施。此外，激光點云技術(shù)可以用于創(chuàng)建虛擬的500 kV 帶電作業(yè)環(huán)境，用于安全培訓(xùn)和模擬。通過對點云數(shù)據(jù)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況、損傷和熱量分布等信息，為維護和維修工作提供決策依據(jù)。此外，點云數(shù)據(jù)還可以與其他相關(guān)數(shù)據(jù)進行整合，如紅外熱像圖、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，提供更全面的信息支持。

4.2 激光點云處理技術(shù)在500 kV帶電作業(yè)中的潛在應(yīng)用

激光點云處理技術(shù)在500 kV 帶電作業(yè)中的應(yīng)用，需要綜合考慮技術(shù)成熟度、成本效益、數(shù)據(jù)處理和安全等因素，并遵守相關(guān)的安全規(guī)定和操作規(guī)程。激光點云處理技術(shù)在500 kV 帶電作業(yè)中具有潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。

（1）電力設(shè)備檢測和評估。激光點云處理技術(shù)可以用于對500 kV 輸電線路、變電站和其他電力設(shè)備進行檢測和評估。通過使用激光掃描儀獲取點云數(shù)據(jù)，可以生成高精度的三維模型，以幫助檢測設(shè)備的物理損傷、熱量分布和絕緣狀態(tài)等。

（2）線路巡視和維護。利用激光點云處理技術(shù)，可以實現(xiàn)線路的高精度三維巡視和維護。通過激光掃描儀獲取線路的點云數(shù)據(jù)，可以生成詳細的線路模型，包括桿塔、導(dǎo)線、絕緣子等?；谶@些模型，可以進行線路偏斜和掛點檢測、樹木和障礙物的識別及巡視路徑的規(guī)劃。

（3）安全培訓(xùn)和模擬。激光點云處理技術(shù)可以用于創(chuàng)建虛擬的500 kV 帶電作業(yè)環(huán)境，并用于安全培訓(xùn)和模擬。通過將點云數(shù)據(jù)應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實系統(tǒng)，可以模擬不同的作業(yè)場景和情況，讓作業(yè)人員在虛擬環(huán)境中進行訓(xùn)練和演練。

（4）作業(yè)規(guī)劃和決策支持。激光點云處理技術(shù)可以為500 kV 帶電作業(yè)的規(guī)劃和決策提供支持。通過獲取現(xiàn)場點云數(shù)據(jù)，可以生成準確的三維模型，用于作業(yè)區(qū)域的規(guī)劃和布置。

4.3 激光點云的典型應(yīng)用場景分析

針對500 kV 帶電作業(yè)的激光點云使用模式，典型的作業(yè)規(guī)劃流程需要結(jié)合具體規(guī)程在不同階段展開應(yīng)用。500 kV 帶電作業(yè)時，需要進行風(fēng)險評估，可以基于激光點云確保操作的安全性和可行性。潛在模式如下。

（1）識別潛在風(fēng)險。對使用激光點云的500 kV帶電作業(yè)進行全面的風(fēng)險識別?？紤]到激光點云數(shù)據(jù)采集和處理的特點，識別可能涉及的風(fēng)險，如電擊風(fēng)險、設(shè)備間隙風(fēng)險、高溫風(fēng)險等。

（2）風(fēng)險評估和分級。對每個識別出的潛在風(fēng)險進行評估和分級，確定風(fēng)險的概率和嚴重程度，考慮可能的后果和影響，將風(fēng)險分為高、中、低等級，以便進行進一步的控制和管理。

（3）風(fēng)險控制措施。制訂相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，以減輕或消除潛在風(fēng)險，這包括使用遙感技術(shù)和機器人作業(yè)來替代直接人工操作，確保設(shè)備的絕緣性能和安全間距，培訓(xùn)作業(yè)人員的安全意識和操作技能，確保設(shè)備和掃描儀的可靠性和穩(wěn)定性等。

（4）實施和監(jiān)控。根據(jù)制訂的風(fēng)險控制措施，進行實施并持續(xù)監(jiān)控，確保風(fēng)險控制措施得到有效執(zhí)行，并及時調(diào)整和改進措施，以滿足作業(yè)中的實際需求和挑戰(zhàn)。

（5）培訓(xùn)和溝通。對作業(yè)人員進行必要的培訓(xùn)，使其了解風(fēng)險評估結(jié)果、風(fēng)險控制措施和應(yīng)急響應(yīng)計劃，確保團隊成員具備適當?shù)闹R和技能，能夠應(yīng)對可能出現(xiàn)的風(fēng)險情況。

（6）持續(xù)改進。風(fēng)險評估是一個持續(xù)的過程，應(yīng)與實際操作結(jié)合進行持續(xù)改進，根據(jù)作業(yè)中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，及時調(diào)整和改進風(fēng)險評估和控制措施，以提高作業(yè)的安全性和效率。

風(fēng)險評估在500 kV 帶電作業(yè)的激光點云使用模式中起著關(guān)鍵的作用。通過識別風(fēng)險、評估和分級、控制措施的制訂和實施、培訓(xùn)和溝通及持續(xù)改進，可確保作業(yè)的安全性和可行性，并減少潛在風(fēng)險的發(fā)生。

5 結(jié)束語

激光點云處理技術(shù)在500 kV 帶電作業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義。其不僅提高了500 kV 帶電作業(yè)的安全性、作業(yè)效率，還減少了作業(yè)過程中風(fēng)險。未來，隨著技術(shù)的發(fā)展，可深入研究激光點云處理技術(shù)，為500 kV 帶電作業(yè)安全防護措施的發(fā)展作出更大貢獻。

參考文獻

[1] 鄧慶紅，李容嵩，陳衛(wèi)，等.500 kV 緊湊型同塔雙回輸電線路場強水平和感應(yīng)電壓仿真分析[J]. 電氣時代，2021（11）：34-38，70.

基金項目： 國網(wǎng)河南省電力公司科技項目（5217M0230003）