基于点云数据的输电线路通道隐患检测分析方法的研究

韦涛、张国永、朱开放、劳晓东、梁颖勇、陈海林、王善知、 马忠利

广西电网有限责任公司崇左供电局 广西崇左 532200

摘要：为保证电力供应安全、可靠，需要在输电线路运行阶段，将树障、危险施工隐患点列入重要区段进行提级管控，定期对隐患点进行清理。这需要运行人员了解隐患点所处的实际位置、数量、与地面之间的安全距离。因此需要研发一个精准、有效的预测工具。文章采用数据分析软件LiPowerline，根据里查德方程进行合理的树障距离计算，设计一套树障预测系统。该系统拥有数据采集、分析计算、警示功能，可用于实际工作。

关键词：点云数据；输电线路；树障检测

0引言

输电线路外力破坏一直是影响输电线路安全可靠运行的主要因素之一，安全距离不足，会引发放电跳闸事故。关于如何保障输电线路通道内的树木高度符合线路运行工况，目前国内外主要手段为：在设计阶段，选择合适的通道走廊和提高线路对地安全距离；在线路建设阶段，尽可能清理区段内的树木；在运行阶段，将树障隐患点列入重要区段进行提级管控，定期对树木进行清理。其中建设阶段、运行阶段的清障工作很大程度上需要工作人员了解树障所处的实际位置、数量、大小、树与线之间的安全距离。然而，人工定期去完成这项工作效率低下，精度不高，并且成本颇高。因此，一个准确的预测工具是这些情况下实际工作任务的切实诉求。

1 输电线路巡检存在的实际问题

（1）输电线路通道内的隐患点变动频繁。

（2）山区、丘陵、湖泊等自然环境人力不可达。

（3）人工巡检效率低下，往往一天只能检查数千米，完成巡检任务要么投入大量人力要么投入大量时间，导致成本增加。

（4）人工巡检仅有树障的位置信息，不能确定输电线路中所有树障的整体情况，因而无法估算清理树障的工作量，不能确定需要派遣多少工作人员、需要使用多少工具。

2 方案设想

作为一种日渐成熟的高精度、高效率测量技术，激光雷达测距非常适合用于测量障碍物位置、大小。因此，可以用激光雷达测距技术对输电线路走廊进行高精度激光点云采集，对走廊路径、大致地貌（山川、河流、树木、建筑物、公路、塔、杆等）进行数据化描述，这为解决输电线路巡检问题提供了新思路。本文结合业界近几年对激光点云技术在输电线路巡检方面的研究、实践，提出适用于山区和树木茂密区的解决方案。

3 数据采集

利用双激光头的背负式激光雷达巡检设备，对目标巡检区域进行地面点云采集，采集的数据传回分析中心。分析中心通过分析软件进行障碍物分析，用图形展示，以不同颜色表示不同程度预警，并且显示地理位置信息，可直接为清障工作的展开提供指引，大大降低人工巡检的难度、成本。

整个过程主要用到了数据采集软件和分析软件。其中数据采集软件为LiBackpack数据采集软件，分析软件为LiPowerline。使用LiBackpack数据采集软件，首先连接wifi进入移动端显示界面，点击Start按钮，当显示屏主窗口出现如下图所示点云、IMU及GPS信息时，静止5分钟，然后行走一个“8”字路线，时间约1分钟，之后即可按照规划路线开始扫描。

4 数据分析

采用LiPowerline对采集的数据进行分析和分类显示（例如杆塔蓝色、输电导线用黄色、树木用绿色表示等），通过软件可生成包括实时工况净空危险点安全距离分析、交叉跨越检测、树木倒伏安全检测、树生长危险点检测和模拟工况危险点检测等分析报告。其中实时工况净空危险点安全距离分析结果和报告如下图所示。

5结语

在电力供应系统中，输电线路传输安全极为重要。自然、人为等影响因素大大增加了电力工作单位的人力、资金成本。研究和实践激光点云数据分析技术在输电线路走廊树障清除工作中的应用意义重大。

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