输电线路走廊三维可视化技术和系统设计

结合输电线路巡视需求,利用携带激光扫描仪的无人直升机进行巡线,获得输电线路走廊的海量激光扫描数据,根据激光扫描数据对电力线走廊进行三维建模,开发了输电线路走廊三维可视化系统,实现输电线路走廊三维可视化。该系统以无人直升机的高精度三维激光点为基础获取云数据源,对云数据进行分析和处理并生成相关地形模型、铁塔/输电线模型后集成开发,能够准确有效地模拟和再现输电线路走廊内的地形、地貌、地物,并可进行三维操作,同时还能够实现无人直升机飞行过程三维实时可视化。通过无人机巡线的实际数据验证了输电线路走廊三维可视化系统的可行性和有效性。     

输电线路电力走廊LiDAR数据快速提取方法

本文根据500kV超高压输电线路走廊实际特点,应用LiDAR点云数据处理技术,分析LiDAR点云数据中500kV超高压输电线路走廊的主要特征,提出基于高程信息的递进滤波算法,实现了500kV超高压输电线路走廊的快速高效提取。验证实验表明,算法不仅能快速滤除地面点和植被点,实现500kV超高压输电线路走廊提取,而且分类精度高达99.8%,对于后续500kV超高压输电线路走廊三维重建及电力设备测量应用提供了较好的数据源。     

机载激光雷达技术在电网工程建设中的应用

介绍了机载激光雷达系统的组成和工作原理．阐述了利用机载激光雷达技术进行输电线路优化选线的基本思路和作业流程,并与传统的航空摄影测量优化选线技术相对比,分析了机载激光雷达优化选线技术的优势。以500kV大新南宁输电线路工程为例,介绍了利用机载激光雷达技术进行优化选线的具体方法,通过各项统计数据说明该技术能达到优化选线的目的。     

机载激光测量技术在特高压输电线路工程中的应用研究

机载激光测量技术是继航空摄影测量之后又一项新的先进的对地观测技术, 它利用机载的激光器(Scanner Header)、惯性导航系统(IMU)、全球定位系统(GPS)和数码相机, 可快速、准确地获取地面及附属物的三维坐标和数字影像数据。特高压输电线路的建设给勘测设计提出了新的要求和研究课题。特高压输电线路工程中应用机载激光测量技术, 充分发挥其高效、高精度、快速、全天候、高数字化的优势, 为特高压输电线路勘测设计提供帮助。     

大型无人机电力巡检LiDAR点云安全距离诊断方法

输电线路走廊中地物安全距离检测是电力运维部门日常线路巡检作业中的重要一环。结合此项运维实际需求,提出一种无人机电力巡检LiDAR点云数据的自动安全距离诊断方法:首先依据已知的线路位置与走向对无人机巡检系统采集的LiDAR点云进行裁剪,获得线路走廊区域点云;其次,采用自适应分区滤波的方法滤除地面点,获得非地面点云;在此基础上,在非地面点数据中,依据点云维数特征以及空间几何分布特性从非地面点中分离出导线点、杆塔点、及林木植被、建筑物等安全距离诊断所关注的线路走廊其他地物;继而提出一种迭代最小二乘电力线悬链线模型解算方法,自无序电力线激光点云数据拟合悬链线方程,用于后续安全距离计算;最后使用分段剖面安全距离计算方法计算线路与线路走廊下方地面/地物距离,并与标准安全距离做比较,对于距离小于安全距离的区域进行危险预警。采用大型无人机电力线路巡检系统采集的多组LiDAR点云数据对文中算法进行实验验证,并对检测结果与人工点云量测值与实地巡检值进行了定性与定量的对比分析。实验结果表明提出的安全距离诊断方法能准确探测树障等安全距离超限地物。     

激光点云在输电线路优化选线中的应用研究

相比于传统航空摄影测量数据,激光点云数据具有高程精度高、三维表达直观、数据获取不受光照影响等优势,随着Li DAR技术在电力行业的发展以及“六精四化”建设新模式下对输电线路工程建设质量的新要求,将高精度激光点云更好地应用于输电线路工程对提升工程建设质量具有重要意义。从输电线路工程设计出发,研究激光点云在优化选线方面的应用,总结激光点云的应用方式,进一步挖掘激光点云在输电线路工程选线中的应用价值,为提升工程建设质量提供技术支持。     

基于激光点云数据的输电线路安全检测分析研究

输电线路安全检测与分析是电力系统的智能化、数字化建设不可或缺的重要组成部分。当前输电线路超高压、大容量建设趋势,增加了输电线路检测与维护的难度。因此为提高人工巡检效率,突破复杂地形对巡线的局限性,提高空间定位精度,设计了一种基于激光点云数据的输电线路安全检测分析系统。系统功能主要包括电力走廊点云自动分类提取与安全检测分析,能够对电力线、杆塔等输电设备数据以及建筑物、河流等其他走廊地物数据进行自动分类提取;通过检测电力线与其他走廊地物之间的距离判别危险点类型,生成安全分析报告;为验证系统有效性,将系统分析数据与人工现场测量数据进行对比分析,结果表明,该系统能够精准地判别输电线路危险点,具有较高的实际应用价值。     

三维激光扫描技术的建筑物沉降在线预测系统

针对建筑物稳定性受各种因素影响,易出现沉降变形现象,设计了三维激光扫描技术的建筑物沉降在线预测系统.该系统中三维激光扫描仪硬件子系统负责采集建筑物的真实三维点云数据;后处理控制软件子系统通过三维激光扫描仪控制软件控制扫描速度,建筑物沉降预测软件通过点云拼接与点云数据预处理构建建筑物三维模型,利用最小二乘原理结合监测点的...     

基于激光点云数据的地形地貌测量研究

针对在实际测量地形地貌时激光数据过滤误差较大的问题,设计了基于激光电云数据的地形地貌测量及处理方法。采集激光点云数据,结合公共标靶法与最小二乘法补全点云数据且自动过滤非地面数据,对激光点云数据的平面坐标与高程实施转换,生成待测区域的地形地貌等高线,实现该区域的地形地貌测量。通过实验验证设计方法性能,结果表明,该方法可实现分散站点激光点云数据的拼接与过滤处理,过滤性能稳定且过滤误差较低,平均为2.1%,可精准测量实验地区的地形地貌,坐标值误差平均为0.187,满足实际应用中的地形地貌高精度测量需求。     

固定翼激光雷达网格化输电线路巡检方式应用

随着电网输电线路范围不断扩大,输电线路从高压发展到超高压、特高压等级,传统模式的人工巡检不能满足当前输电线路发展的需求.随着无人机技术的发展,当前输电线路大多采用无人机搭载相关辅助设备的巡检模式,鉴于已开发部分无人机存在续航时间短、需要多次飞行才能完成一次输电线路巡检任务的问题,采用成都纵横CW-30固定翼无人机搭载激光雷达系统,以某地区220 kV输电线路使用网格化巡视巡检为例,对所采集的数据进行处理,生成高精度的线路点云数据,结果表明,采用固定翼无人机搭载激光雷达系统网格化巡检输电线路具有续航时间长、精度高、效率高的特点.     

基于无人机激光雷达技术的输电线路走廊清理方法

根据输电线路运维要求,提出了一种基于无人机激光雷达技术的输电线路走廊清理方法。首先采用自适应滤波法对无人机激光雷达点云数据中的地面进行分离,然后根据点云邻域内的点集组成的协方差矩阵奇异值构成的维度特征和方向特征对导地线、杆塔和典型地物进行分类。再通过悬链线方程建立输电线路三维模型,并基于网格剖分方法计算输电走廊中地物与输电线路导线的距离,最后根据规程对不满足安全距离要求的树木和建筑自动计算得出清理区域。将自动计算结果与人工计算分析结果进行了比对,验证了提出方法的准确性和有效性。结果表明,提出的走廊清理方法具有误差小和效率高的特点,且利于输电线路运维工作。     

激光点云中输电杆塔坐标的快速提取方法

为实现利用无人机进行输电杆塔精细化巡检,需从冗杂的激光点云数据中提取输电杆塔坐标。首先,通过降采样和高程滤波对点云数据预处理;其次,根据杆塔、导线和地面点云的空间特征将每个杆塔初步分离提取;最后,基于杆塔的直立特性和对称特性进一步精提取出独立杆塔。以某市2条220 kV输电线路的激光点云数据为例,本文算法可快速完整地提取出全部输电杆塔坐标,单个杆塔建模效果较好,平均每基杆塔可在2 min内完成提取,有助于后续无人机杆塔精细化巡检的航迹规划。     

我国紧凑型与同塔双回输电现状与展望

分析了紧凑型线路的原理、带电作业、对系统的影响和同塔双回线路的塔型、电磁干扰、耐雷性能、带电作业方式,结果表明,两种输电技术均有良好的经济技术效益,能较大幅度提高单位走廊输送容量。     

飞行器电力巡检探讨

随着电网的日益扩大,巡线的工作量也日益加大,飞行器作为一种运载工具,可以被应用在输电线路巡检中,通过搭载各种检测设备,以实现对输电线路的日常巡视,提高线路运维效率。基于飞行器在输电线路巡检系统中的应用进行探讨,包括对于飞行器巡线系统设计思路、飞行器巡线系统组成、不同飞行器功能定位以及工程应用关键技术问题等的研究。主要的巡检方式包括可见光巡检、红外光巡检、紫外巡检和三维激光扫描巡检。巡检对象包括线路走廊、导线、塔身、金具等。巡检内容包括线路走廊异常、设备热缺陷、电晕放电等。     

500kV同塔双回线路感应电压和电流的仿真与研究

同塔双回输电线路因其可提高输电走廊利用效率和输送容量大等特点在工程中日益得到广泛应用,双回线路在一回线路运行、一回线路检修情况下产生的静电和电磁的耦合对检修线路上的工作等有较大影响,文中介绍了利用PSCAD/EMTDC电磁暂态计算程序结合实际运行线路实例对500 kV同塔双回不换位输电线路静电感应和电磁感应的电压和电流进行的较详细的计算,对计算的数据用表格和图表作出比较,分析感应电压和电流在不同线路负荷及线路长度下的变化以及影响感应电压和电流的因素,为同塔双回线路的检修及带电作业等方面的工作提供参照依据。     

基于卷积自编码网络的杆塔点云数据自动分类方法

在输电线路三维可视化自动建模场景中如何实现对杆塔的三维点云数据进行快速准确的自动化分类是一个关键问题,在本文中我们提出了一种基于卷积自编码神经网络CAE的杆塔三维点云数据自动分类算法。首先,我们通过投影计算得到杆塔点云的旋转角度并使用旋转矩阵将杆塔点云摆正,然后进行正面侧面投影获取到杆塔点云的图像;第二,使用收集到的杆塔点云图像组成训练数据集,对卷积自编码网络进行训练之后提取出自编码网络的编码部分用于对图像进行特征提取;第三,使用自编码器对输入的杆塔点云图进行特征抽取,将提取的图像特征向量输入EM进行自动分类。实验结果表明我们所提出的杆塔点云自动分类算法能够快速准确实现对点云数据的自动化分类。     

特高压输电线路分裂导线表面电场特性分析

特高压输电线路能减小走廊面积,有效提高单位输电线路走廊宽度的输电容量,从而提高输电线路的经济效益。特高压输电线路常采用多分裂导线,导线表面电场强度的计算精确度直接影响导线的合理选型和布置。为此,以有限元法为理论基础,以COMSOL Multiphysics软件为仿真工具,以1000 kV特高压交流输电线路为研究对象,建立典型特高压交流输电线路的二维静电场仿真模型,研究分析分裂导线在水平排列、同塔双回、正三角对称、倒三角紧凑型对称布置方式下周围空间电场的分布,以及地面是否水平、是否有杆塔等因素对电场分布的影响。分析结果可以为特高压交流输电线路的设计提供一定的参考。     

基于无人机载LiDAR的输电线路树障单木识别

树障是高压输电线路在复杂山区植被茂密区域运行所面临的主要安全威胁之一,不同树种生长周期不同,一定时间内的树障风险也不同。为了大范围准确识别林区的树木种类,文中提出了一种基于机载雷达测量技术的树木种类快速识别方法。首先利用机载雷达对输电线路地区地面进行快速点云数据获取,并且预处理数据得到单棵树木的冠层点云;随后建立冠层的空间属性点云特征量,包括树冠高度、树冠体积、树冠点云密度、冠层激光反射强度以及树冠形貌特征;最后根据树木的空间点云特征建立树木的种类K均值聚类识别模型。结果表明：对于该地区生长的树木,5种空间点云特征具有良好的识别效果,最终建立的树木种类K均值聚类识别模型对于验证数据的准确率达到了85.9%,Kappa系数0.812。输电线路下方植被种类的快速识别对于树障风险评估和预警具有重要意义。     

特高压直流输电线路与金属回线共塔经济性研究

直流输电线路工程存在接地极极址及接地极线路路径选择困难这一突出问题。采用金属回线来代替大地回线且金属回线与极导线同塔架设,可以取消接地极和接地极线路,节约走廊资源和工程投资。针对四种典型共塔塔型,从铁塔费用和走廊费用两方面进行经济性对比分析,给出杆塔型式选择的建议：一般工程应用条件下,推荐采用塔型一,其塔材指标先进、走廊费用低,经济性好;在交叉跨越物较多地区,塔型二塔材指标先进,但运维要求高,需与塔型一进行综合对比,选择合理塔型。