浅析带电作业辅助决策及三维安全距离预警分析系统的研究

浅析带电作业辅助决策及三维安全距离预警分析系统的研究

陈新 1 李扬 2 宋国云 3

1 国网甘肃省电力公司，甘肃省 兰州市 730030 2-3 国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃省 兰州市 730070

摘要：由于社会用电需求量逐渐扩大化，输电线路承担的工作负荷越来越大，导致线路故障发生率持续提高，提高供电可靠性已成为电网一项重要任务，为了保证供电传输的持续性，往往选择开展输电线路带电作业。从安全角度考虑，为了提高输电线路带电作业安全性，如何带电作业更加安全、稳定和科学的发展是迫切需要解决的问题。

本文提出了一种辅助决策及三维安全距离预警分析系统用于提高带电作业安全。

关键字：带电作业；三维；辅助决策；输电线路

1 带电作业现状及难点

目前带电作业的主要流程是根据输电线路设备图纸或是现场勘察，编制带电作业方案，通过各部门审核，完成工作票的办理后开始施工作业，编辑带电作业方案的时候，存在以下难点：利用二维简化图纸难以计算组合间隙这个带电作业关键技术参数，组合间隙计算的过程中存在易导致误差的简化计算，导致作业存在安全隐患。

1.1 辅助系统的优势

1.施工作业场景三维可视化

2.作业安全距离分析自动化

3.方案校核全面化

4.数字化档案持久化。

利用以上优势特征对带电作业进出电场方式与作业安全活动范围提供辅助决策方式的发掘与研究，将对提高实际带电作业中所需要的设备状态数字化、安全区域可视化、作业流程可计划性及现场实时安全性等提供重要支持。

2 硬件设备参数

激光雷达技术可重建输电线路真实三维场景，对激光点云数据进行预处理，基于处理后的数据进行指定路径的安全分析，基于点云数据模拟电力线存在集中荷载时下垂状态及电力线下垂后与输电走廊地物的安全关系，辅助带电作业技术人员快速、精准的完成带电作业方案制定。

带电作业辅助决策及三维安全距离预警分析系统的涉及以下几个方面：

（1）海量激光点云数据的组织、管理及可视化

激光点云数据量巨大，为了保证数据可以正常可视化及处理，需要研究一种可处理高数据量、高效率的激光点云数据组织、管理及可视化方法。

（2）最近点搜索算法

最近点搜索算法是进行带电作业安全距离分析的关键，基于八叉树的最近点搜索算法可有效解决最近点云位置。

（3）带电作业组合间隙计算办法

组合间隙是评估带电作业是否安全的关键技术参数，只有在带电作业人员出入场过程中的组合间隙值都大于安全规范规定值，才能保证作业安全。

（4）建立输电线路杆塔三维数据库

研究建立电网输电线路典型杆塔三维数据库，对作业人员进出电场方法给予指导；构建数据服务器，建立电网公司输电线路典型杆塔三维数据库，将典型杆塔三维模型存储于服务器中，以便于快速查找应用。通过系统智能化分析，给出相应检修项目进出电场路径选择，辅助技术人员快速制定作业方案。

（5）风险分析管控

对输电线路带电作业人员作业全过程进行全过程安全风险分析管控，确保作业安全；模拟带电作业全过程中作业人员的位置，分析作业人员作业过程中的安全距离，限定作业人员活动范围，确保作业安全。

3 带电作业辅助决策及三维安全距离预警分析系统功能

带电作业辅助决策及三维安全距离预警分析系统基于输电线路激光点云数据，为输电线路带电作业提供自动化精准三维净空距离分析，可用于辅助带电作业方式及其进出场路线的选择决策过程。

根据目前带电作业的常用方式，本系统目前支持三种作业方式：1.硬绝缘梯法；2.秋千法；3.软梯法。

三种作业方式可为带电作业方案的制定及现场的指挥提供真实精准的设备空间信息指导，在施工方案制定阶段进行全过程的空间组合间隙分析校核，保证施工安全有序进行，有效消除线路缺陷保证线路可靠运行，降低带电作业的危险率和事故率，提高带电作业工作整体性的效率和安全性。

（1）硬绝缘梯法

首先确定绝缘硬梯搭建位置，结合等电位作业人员身高计算电位作业人员从离开杆塔到到达作业点的过程中，按一定的步长计算每个位置处的组合间隙。

等电位作业人员到带电体（黄色箭头）和等电位作业人员到接地体的最小距离(绿色箭头)，当两个距离之和大于规范规定的最小组合间隙，且等电位作业人员到带电体的距离大于安全规范规定的安全距离时，才可以确保带电作业的安全。

（2）吊篮摆入法

首先确定秋千安装位置和秋千的长度，结合等电位作业人员身高计算电位作业人员从离开杆塔到到达作业点的过程中，每个位置处的组合间隙。

等电位作业人员到带电体（黄色箭头）和等电位作业人员到接地体的最小距离(绿色箭头)，当两个距离之和大于规范规定的最小组合间隙，且等电位作业人员到带电体的距离大于安全规范规定的安全距离时，可以确保带电作业的安全。

（3）软梯法

首先确定软梯挂点，然后根据导线的属性信息：导线应力、自重比载、导线截面、集中载荷，来计算导线的弧垂。

结合等电位作业人员身高计算电位作业人员从离开杆塔到到达作业点的过程中，每个位置处的组合间隙。等电位作业人员到带电体和到接地体的最小距离，两个距离之和大于规范规定的最小组合间隙，且导线与植被距离也要大于安全距离。

结束语

基于输电线路激光点云数据，为带电作业提供自动化精准三维净空距离分析，可用于辅助带电作业方式及其进出场路线的决策过程。分析系统可为带电作业方案的制定及现场的指挥提供真实精准的设备空间信息指导，在施工方案制定阶段进行全过程的空间安全间隙分析校核，保证施工有序进行和安全生产，有效消除线路缺陷保证线路可靠运行，降低带电作业的危险率，保证带电作业零事故，提高带电作业工作整体效率和安全性。

参考文献

1. 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.

2. 输电线路带电作业三维仿真培训系统的研究应用.

3. [4]±800kV输电线路典型带电作业方法研究

4. 带电作业三维模拟培训及培训管理系统.