同塔多回输电线路带电作业的可视化实现

张苗亚，许建宣，黄晓明

(1.宁波市测绘设计研究院，浙江 宁波 315042； 2.国网宁波供电公司，浙江 宁波 315016)

同塔多回输电线路带电作业的可视化实现

张苗亚1*，许建宣1，黄晓明2

(1.宁波市测绘设计研究院，浙江 宁波 315042； 2.国网宁波供电公司，浙江 宁波 315016)

以宁波市500 kV输电线路为例，利用三维仿真、激光测量等技术完成了全市输电线路及地形地貌的管理平台建设，并通过软件开发定制带电作业模拟功能模块，在三维场景中实现对模拟人带电作业时最小组合间隙的实时计算与三维动态展示，为 500 kV同塔多回输电线路带电作业具体方案的确定和模拟提供技术、安全上的保证。

同塔多回输电线路；带电作业；最小空间组合间隙计算；三维模拟展示

1 引 言

宁波是长三角南翼经济中心和现代化国际港口城市，是浙江省重要的制造业基地、化工业基地、现代物流中心和能源基地，作为重要的电源点，需要 500 kV超高压输电线路来大范围、远距离、重潮流的输送，因此宁波的 500 kV输电网从最初的 100 km快速增加到 1 000多千米，构成了宁波地区输电骨干网架，并随着超高压输电技术的发展，目前宁波地区的 500 kV输电网已有单回路、双回路、三回路及四回路等多种架设模式。

开展高压输电线路的带电操作已成为提高电网经济效益和用户服务质量的一个重要手段，是保证正常供电的有效措施。由于带电作业专业性强，技术含量高，作业工况复杂，而传统的带电作业安全距离校核方式较为简单，在操作过程中作业人员只凭经验计算与起点、终点的距离，且未能做到十分精确，使现场作业存在一定的安全隐患。因此本项目充分利用三维仿真技术、激光测量技术、地理信息系统技术等，通过有效集成，形成基于输电线路三维模型分析应用的方法和模式，实现动态计算和展示带电作业的安全距离，为 500 kV同塔多回输电线路的带电作业技术、安全措施提供了更加直观的参考依据。

2 可视化实施方案

基于AlatuEarth三维电力资产管理平台，构建宁波市 500 kV同塔多回输电线路高精度三维模型，结合平台程序模块实现模拟人带电作业时的最小空间组合间隙计算与三维展示。使得三维电力资产管理平台能更好地与现场作业相结合，为 500 kV同塔多回输电线路的带电作业方案校核提供一个可视的、快速模拟的平台。具体实施方案如下：

2.1 数据的获取

利用全市1∶5 000 DEM和DOM，该数据通过全数字航空摄影测量方法制作完成，高程模型的格网间距为 5 m，影像地面分辨率为 0.25 m。整个数据范围覆盖了全市 11 000 km2。DOM与DEM数据经过处理构建宁波全市域范围三维地形地貌模型，用以反映宁波输电网线路所在区域的整体地形地貌分布情况。

利用激光测量技术获取输电线路的影像及点云数据。在杆塔地区，首先通过控制测量获得周围图根控制点三维坐标，为后期点云配准和定向提供参数。然后采用静态扫描的方法，从不同的角度位置设立站点，对输电线路各个侧面进行扫描测量，以获取高精度的点云数据，为建立电力资产管理平台的输电线路三维模型提供原始数据。

2.2 三维模型制作与集成

为减少点云数据量，首先利用RiSCAN PRO软件对点云数据进行适当的删选和抽稀处理，同时提取杆塔的点云数据，然后利用Geomagic Studio 12软件进行点云封装，生成简易的杆塔及线路三角面模型，再对模型进行分区导出，在3ds Max软件中进行精细化建模处理，赋予模型纹理贴图，形成最终的输电线路三维模型。

利用激光扫描仪上的D700数码相机或全景相机采集数码影像，并利用点云数据进行正射纠正，经Photoshop软件调整处理后作为杆塔线路的纹理材质。拍摄过程中被地物遮挡的部位，直接采用数码相机对杆塔线路表面特征结构进行人工采集。

制作完成的高压输电线路三维模型利用后台处理工具转换为平台相关的标准数据格式，并利用平台海量数据无缝集成等技术整合为场景三维模型，在平台中最终实现带电作业的模拟分析。从而实现基于AlatuEarth三维地理信息系统的电力资产管理平台。

2.3 三维仿真模拟及安全距离的实时计算

在电力资产管理平台中定制带电作业模拟功能模块，包括自由式进入法、士字梯进入法和横梯进入法三种方式的带电作业三维仿真模拟及安全距离的实时计算展示。

图1 模块编制框架图

程序模块编制包括模拟人带电作业时最小组合间隙计算与三维模拟展示。程序模块设计以lib_ax库为基础，c#、HTML、JavaScrip为应用语言，所做框架结构如图1所示：

基于平台中的输电线路三维场景，利用逼真的三维模拟人模仿实地作业人员，从进入电场到确定安全作业位置的全过程。在模拟过程中通过几何拓扑技术实时计算模拟人与导线、塔身的距离，动态显示组合间隙值，并结合 500 kV输电线路带电作业安全规范要求进行危险警报提示。

3 可视化实现效果展示

研究实现的500 kV同塔多回输电线路的带电作业三维仿真模拟及安全距离的实时计算展示有三种方式，其原理及效果具体如下：

3.1 沿双联耐张绝缘子串自由式进入法

选用北句北章143#杆塔线路模型作为模拟对象，模拟人以跨二短三方式沿耐张玻璃绝缘子串进入强电场，动态进入过程中实时显示模拟人与带电体及接地体(横担)的组合间隙距离，并同步显示人体短接后良好绝缘子片数。撤离强电场与进入强电场显示方向相同。

3.2 双回路直线型杆塔士字梯进入法

选用北句北章142#杆塔线路模型作为模拟对象，模拟人以士字梯法进入强电场，动态进入过程中实时显示模拟人与带电体及接地体(塔身、上下横担)的组合间隙距离，同时显示模拟人与带电体及上下横担、塔身三个方向的最小距离值，在等电位过程中，扣除人体部分组合间隙不满足 4.0 m的以动画显示警告，当模拟人进入到距离导线点 4.0 m时停止滑行，后模拟电位转移过程并取得同电位。撤离强电场与进入强电场顺序相反。

图3 带电作业三维模拟(士字梯式)

3.3 双回路直线型杆塔横梯进入法

选用北句北章142#杆塔线路模型作为模拟对象，模拟人以绝缘横梯(硬梯)法进入电场，实时动态显示模拟人与带电体、杆塔(接地体)各部分之间的组合距离，在等电位过程中，扣除人体部分组合间隙不满足 4.0 m的以动画显示警告，当模拟人进入到距离导线点 4.0 m时停止移位，后模拟电位转移过程并取得同电位。撤离强电场与进入强电场显示方式相同。

图4 带电作业三维模拟(横梯式)

4 结 语

通过同塔多回输电线路带电作业的可视化研究，不仅实现了电力、地理、环境等信息在三维立体空间下的无缝集成管理，而且通过各种数学计算模型，与电力资产管理数据库系统配合，对带电作业中最关键的作业方式进行可视化模拟，并能够精确计算安全距离，为具体作业方案的确定和模拟提供技术、安全上的保证。提高电力决策管理的科学化和规范化水平，为全市电业系统的决策管理工作带来新的活力。

[1] 黄晓明. 500kV同塔多回输电线路带电作业的可视化应用研究 [D]. 成都：电子科技大学，2014.

[2] 张远健. 同塔多回输电线路带电作业可行性分析及作业方法研究[D]. 广州：华南理工大学，2011.

[3] 吴萍，王海亮. 利用绝缘软梯进入等电位的带电作业研究[J]. 现代制造，2011(27)：27～28.

[4] 国家电网安监[2009]64号. 国家电网公司电力安全工作规程[S].

[5] DL/T1126-2009. 同塔多回线路带电作业技术导则[S].

[6] 林昀，吴敦，李丹农. 基于机载激光雷达的高精度电力巡线测量[J]. 城市勘测，2011(5)：71～74.

[7] 陈稼苗. 500kV同塔四回输电线路电磁环境问题研究[D]. 北京：华北电力大学，2010.

[8] 胡毅. 输配电线路带电作业技术的研究与发展[J]. 高电压技术，2006(11)：1～10.

[9] 谢玉品. 交流500kV线路带电作业的开展与应用[J]. 东北电力技术，1994(7)：34～38.

[10] 李清泉，杨必胜，史文中等. 三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M]. 武汉：武汉大学出版社，2003.

[11] 王峰，林鸿，李长辉. 地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用[J]. 测绘通报，2012(5)：47～49.

Realizing Visualization for Live Working of Multi-loop Transmission Line on Same Tower

Zhang Miaoya1，Xu Jianxuan1，Huang Xiaoming2

(1.Ningbo Design Research Institute of Surveying and Mapping，Ningbo 315042，China； 2.Ningbo Electric Power Supply Company，Ningbo 315016，China)

In this paper，taking the 500kV transmission line of Ningbo as an example，completing city management platform construction of transmission lines and topography in the use ofthree-dimensional simulation and laser measurement and so on，And design the simulation function module withsoftware development，achieving real-time calculation of live working minimum combined gap of simulation and dynamic display of 3d-scene，the specific solution of 500kV charged with multi-transmission line live working were determined，which supplied technical and safety guarantee.

multi-loop transmission line；live working；minimum combined gap of simulation；three dimensional simulation show

1672-8262(2017)03-43-03

P208.2

B

2016—08—12

张苗亚(1980—)，女，高级工程师，主要从事三维仿真技术的研究与应用工作。