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基于三维GIS的输电线路在线监测技术

2013-11-22 17:41来源:中国南方电网 周震震关键词:GIS在线监测输电线路管理收藏点赞

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【摘要】随着电网规模扩大及可靠性要求提高,如何应对日益频繁的极端天气影响,有效降低高压输电线路的维护费用,提高管理的信息化水平,已成为电网安全运行的重大课题。为突破传统以人工巡视为主的线路管理方式,南方电网超高压输电公司于2009年正式启动了“输电线路三维GIS运行管理系统”建设项目,借助激光雷达扫描、全球定位、卫星遥感、在线监测等技术,着力打造了集三维展示、路径巡航、状态监测、线路模拟等多功能于一体的,国内首个大规模广域输电线路综合管理及在线监测平台。

作为电力系统的重要组成部分,输电线路长期暴露在自然环境中,不仅要承受正常机械载荷和电力负荷的内部压力,还要经受污秽、雷击、强风、覆冰等外界因素的侵害,若不及时发现和消除潜在隐患,极易引发故障甚至事故,对电力系统的安全稳定运行构成威胁。但输电线路的运行维护目前仍以传统的人工巡视为主,不仅耗费较大的人力及时间成本,且在重大自然灾害发生时几乎无法发挥作用。因此,如何提高在线监测水平,特别是高压输电线路,成为电网应用研究领域的重要课题。

随着地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术的飞速发展及其在道路交通、城市规划、矿产开发等领域的成功应用,电力系统逐渐将GIS技术引入其中,并产生了可观的经济效益。但过去采用的是二维坐标的GIS系统,即在不同的层中以点、线、面等符号表征不同类型的实际物体,基于GIS的输电线路管理一直处于较为简单、原始的阶段,无法真正地反映线路、杆塔等电力设备设施周围的地形地貌,不能为巡视、操作及检修人员提供一个真实的环境信息。

为突破输电线路管理的技术瓶颈,超高压公司于2009年正式启动了“输电线路三维GIS运行管理系统”(以下简称三维GIS系统)建设项目,借助直升机搭载激光雷达扫描设备对所辖近15000多公里的输电线路及其走廊环境进行了数据扫描与处理,并融合全球定位、卫星遥感、在线监测、雷电定位等多项技术,着力打造了集三维展示、路径巡航、状态监测、线路模拟等功能于一体的,国内首个大规模广域输电线路综合管理平台。

1 输电线路三维GIS数据

虽然关于GIS的定义有许多不同,但几乎都公认GIS是一个以空间数据(信息)为中心的系统,这一点从美国摄影测量与遥感学会给出的定义即可见一般:“GIS是一个对地球空间信息进行编码、存储、转换、分析和显示的信息系统”。数据是GIS的血液,构造三维GIS平台的基础就是获得相应的矢量数据、模型数据以及影像数据。

超高压公司三维GIS系统数据扫描采用机载激光雷达扫描技术,对输电线路及走廊环境(宽度约100m)的信息进行采集,对采集结果进行分析和处理,产生输电线路/环境的三维点阵数据,并依照数据库要求进行数据再处理,包括三维空间数据对象分类提取、矢量化、属性匹配等。处理后的航飞轨迹精度可达:平面位置≤5cm,高程≤10cm;空间点精度可达:水平误差≤50cm,垂直误差≤20cm,影像分辨率≤50cm。

2 输电线路三维GIS运行管理系统研制路线

2.1 以关系数据库为中心进行多媒体数据管理

为了实现关系数据库对数据的统一管理,同时考虑海量的数据管理及性能问题,系统选用大型数据库Oracle作为数据库管理系统,以解决空间数据与非空间数据的管理问题。同时实现系统数据集成存储、网络共享、分布式处理。

2.2 影像处理合成

将数字正射影像图(DOM)在系统中与数字高程模型(DEM)进行三维融合,生成skyline平台独有的三维地形文件,完成包括遥感影像,高程数据和适量数据的影像处理合成。

2.3 系统开发

Skyline平台的TerraExplorer Pro是强大的三维建模工具,也是一个强大的分析工具,它支持WFS/WMS和ArcSDE,可以很好的与电力系统现存的二维系统联动。同时,Skyline平台的Developer提供了COM接口。利用该接口,可以实现用户自定义开发,从而和数据库做到完美的结合,充分利用外部资源,满足用户的需求。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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