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厘米级精度,这个“秘密武器”让架空线安全更有保障
2021-12-18 返回列表

输电线路保持安全距离是电网稳定运行的重要保障,那么输电线路和塔上元器件,塔下交跨线路、桥、树、房屋等障碍物如何保持安全距离,这就需要测量输电导线的弧垂、交跨等数据,数据精度自然越高越好。

 

11月24日,金华110千伏黄临线迁改工程验收现场,一架弧垂测量无人机起飞,不到半小时,测量数据收集完毕,得出线路弧垂厘米级数据。这是国网浙江电力首次使用无人机进行线路弧垂及交跨测量,不仅获得高精度的测量结果,且效率相较于传统的人工测量方法提升了4倍。


线路间的RTK无人机

 

整个测量过程并不复杂:

 

利用RTK无人机(一种能够厘米级定位精度的无人机)采用5点寻找法进行数据采集,5个点分别为两基杆塔两端导线的挂线点以及导线中间分布相对均匀的三个点。

 

将无人机采集回来的5张照片(即第一点提到的5个点一一对应的照片)导入弧垂交跨测量系统,自动得出该档导线的弧垂。

 

最后将测量结果与施工单位测量结果及设计数据进行比对,符合要求的生成检测报告,不符合要求的生成缺陷返修单,推送至施工单位进行消缺。

 


 

 

精准的“秘诀”

 

看似无人机简单飞一飞的事,但其中的测量精准度却“大有学问”。

 

传统方式中,一般通过人工登塔,用弛度观测仪观测,但这存在登高作业的安全风险。如果站在地面采用经纬仪或全站仪测量,测量效率较低,且很多输电线路位于峡谷、密林、高山之中,人工测量在这样的复杂环境下,费时费力。

传统登高用弛度观测仪观测弧垂
 
随着新技术的发展,激光点云技术也逐步引入弧垂测量中,测量时需要通过对输电线路覆盖的地表空间进行扫描,虽然精度提升,但成本不低。
 
这套无人机技术的使用却规避了以上技术的短板。其核心就在于国网金华供电公司研发出了一套基于悬链线理论的算法,由计算机完成无人机实测数据校准计算。

传统激光点云测量
 
关于这套算法的原理,小e尽可能用通俗的话解释,供学霸和感兴趣的小伙伴阅读☟☟☟
 

我们小时候学数学都解过方程,每个方程归根结底就是二维空间或三维空间的一条线,根据这条线,来求线上各个点坐标值,也即得出方程的解。

 

但拟合悬链线方程,就是将这一过程倒推,根据各个点上的坐标值,在三维空间中拟合出能把空间中各个点连在一起的最佳曲线。当找到这条曲线(也就是悬链线方程)时,那么曲线上各个点的值(也就是我们要弧垂)就可以随时求出。

根据测量数据拟合的悬链线方程

 

因此无论基于塔下的桥、树木、房屋,还是塔上防震锤、开关器,即使是塔间交跨的多条线路,有了这套核心算法,只需要无人机多飞几趟,就能在统一坐标体系内,拟合出多条交跨线路悬链线,然后利用俯视图得出相交点,交跨距离就随之而出。

 
这里可能你会想,无人机受风力、磁场的影响,飞行姿态的不同是否会影响测量的数据。不用担心,无人机中的RTK模块以及我们的“数智大脑”会根据自身坐标信息进行自动校准测量数据,基本不受外部环境的影响,实现厘米级的精度。
 
为了提升测量精度,RTK无人机一般都会均匀地选取5个点,其中3个点进行测算,2个点进行校验。这一方法经过反复论证和测试,行之有效。且测量时不用借助图纸,不需要高超的测量专业技术,对无人机飞行技术稍加培训即可完成测量。

RTK无人机数据采集
 
有了这套核心算法以后,就相当于根据无人机采集的数据,把输电线路拟合成了一条悬链线方程,再对方程进行解析,计算得出弧垂,如此省去了反复多次人工测量的麻烦,自然事半功倍。
 
 
目前这项技术是国家电网公司基建全过程综合数字化平台感知层建设的重要成果之一,在输电线路工程建设、运维等领域具有积极意义。

1000千伏安兰线经过连片大山
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