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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。
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4月10日,国网渭南公司历经数月努力,绘制完成了公司管辖输电线路的走径图,为以后线路停电检修提供了便利,并对线路的改造提供了必要的依据。近几年来,渭南电网发展迅速,管辖的线路不断增多,加之由于经济环境的快速发展,输电线路所处的地理环境发生了比较大的改变,使输电线路网显得更加复杂。为了便于线路的巡视与维护,渭南供电公司组织人员对所管辖的线路走径图进行了重新绘制。输电运检专业统一标准,按照统一比例将每基杆塔与周边公路、铁路、渠道及村级以上行政区域等地理信息相结合,并通过不同颜色进行区分,准确的绘制出了所管辖输电线路的走径。
为保证输电专业精益化管理指标全面完成,8月26日,国网辽宁检修公司2014年输电专业精益化管理分为年度绩效评价和年度检查考核两方面展开。以检查考核为导向从严管理。按精益化及设备主人制管理要求对线路区段落实巡视责任人,明确巡视内容,承担巡视责任;对2014年输电专业精益化管理实行季度考核,按照精益化管理评价规范对输电中心及班组的技术资料进行完善,促使管理统一化、标准化、常态化;对照2014年标准化线路建设明细,按照《标准化线路图片要求》,核实PMS系统信息和图像,进行线路本体、附属设施、通道隐患达标评级;及时整治500千伏重要输电线路诊断性巡视结果、日常
8月20日,玉屏供电局党总支书记涂俊华与贵州输电运行检修分公司铜仁管理所党支部书记岑翰签订了联建互助协议。在随后的一年中,双方将充分发挥各自优势,切实构建和谐的线路运行管理环境,确保电网安全稳定运行,共同促进地方经济社会快速发展。双方此次联建,旨在通过党建搭台,结对共建,互帮、互助、互学,实现优势互补,把党组织的政治优势转化为企业的核心竞争力,成为融入中心工作的有效载体,在服务地方建设、促进输电线路管理、推动双方工作开展等方面实现互助共赢,手拉手、心连心地共同确保生命线安全稳定运行,为服务地方经济发展和新农村建设构筑一条的光明线、致富线、连心线。座谈会
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10月20日至26日,超高压分公司为山西首条数字化线路500千伏吕稷线安装在线监测仪。通过信息、视频传输,该在线监测仪将实现对500千伏吕稷线的实时远程监测。在线监测仪是数字化线路专业设备,通过传输系统,能实时把500千伏线路运行中的导线温度、绝缘子完好、导线覆冰及外力破坏等具体情况,远程实时传输给调度、值班部门,以便相关人员随时观察、了解、分析线路运行状况,及时发现问题,迅速予以处理。按照“试点先行、以点带面、分步实施、逐步完善”的指导原则,超高压分公司将在已有基础上逐步开展其他线路的数字化改造工作。通过建立线路的可视化、全寿
10月11日,利用500千伏塔雁线检修的时机,山西超高压分公司为该线安装了4台视频装置,为实现塔雁线全线远程可视化监控迈出了第一步。山西超高压分公司计划通过加装视频监控设备、敷设信息光缆等方式,实现500千伏塔雁线全线远程可视化监控。改造完成后,借助4G无线传输技术和有线传输方式,输电线路图像信息将接入山西省骨干传输网,保障信息安全,避免传统输电线路视频监控数据存储于互联网而导致信息不安全等问题。该分公司将在改造中积极积累线路数字化改造经验,努力实现输电线路管理从经验决策到科学决策、从人力观察到智能监测的转变。
10月11日,利用500千伏塔雁线停电检修机会,山西超高压分公司成功为该线安装4台视频装置,为实现该线全线远程可视化监控迈出第一步。500千伏塔雁线全线远程可视化监控,计划通过加装视频监控设备,借助WIMAX主从传输方式,敷设ADSS光缆传输图像信息。通过4G无线传输技术和有线传输方式,从塔山电厂接入山西省骨干传输网,实现图像监控信息安全传输,避免传统输电线路视频监控采用GPRS网络传输图像,数据存储于INTERNET网导致信息不安全等问题。采用低压电力持续安全供电,避免传统输电线路视频监控采用蓄电池供电,产生的蓄电池丢失、电量不足等弊端。对500千伏
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