三维GIS在特高压线路运维管理中的应用分析

李广程　袁维

摘 要：作为我国电网建设发展的主要方向，特高压输电线路因损耗低、容量大、可靠性高以及经济性好等特点在现代电网中得到了广泛应用。新时代的发展背景下，基于三维GIS技术在输电线路运维管理中的运用，其不仅实现了空间对象间平面关系的有效表达，并且对于彼此间的垂向关系实施了准确描述，进而使三维空间信息的提取手段更加便捷化。鉴于此，本文基于笔者理论知识的学习与实践经验的应用，以特高压输电线路运维管理中三维GIS为论述对象，就此展开技术分析。

关键词：特高压线路；运维管理；GIS技术

中图分类号：TM723 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0127-01

1 特高压输电线路运行与维护

基于特高压输电线路运行实况的分析，其综合表现出输送线路长、地理环境复杂以及交叉跨越其他线路（包括通讯、电力、道路等）等特征，与此同时穿越林区、居民区等特殊区域和河流、高山滑坡等不稳定区域，并且相比于高压与超高压线路，特高压输电线路结构与运行参数相对较高、运行过程安全性和可靠性要求严格等特征。

作为电力输送的主干性网络，特高压输电线路运一旦发生故障，其会在危及本地区电网安全的同时对跨区电网的安全造成威胁，如若处理不及时，便会产生严重的负面影响。在与地理空间位置的关系上，特高压输电线路及其塔杆与之关联密切，尤其以垂直方向的层次信息最为突出，走廊内违背规范的建筑物变化如何、树木生长是否满足运行要求；故障（或隐患）发生后如何快速查询，最短抢修线路和抢修计划的选择与制定，均为特高压输电线路运维工作的关键性问题。

2 特高压输电线路运维管理三维GIS的应用

2.1 线路走廊危险地物的检测

鉴于我国电网运维相关规定的分析，为保证运行安全，安放于特高压输电线路走廊中的各种地物应保持一定的安全距离，故此，线路走廊危险地物检测为特高压输电线路运维工作的关键性内容：

（1）实施地物分类（如房屋、树木、地面以及交叉跨越物等），依据规定针对不同地物确定其至输电线路的安全距离；

（2）地物分类完成后，实施输电线路与绝缘子间的结点处理；

（3）测量并计算各类地物至输电线路的实际距离，根据安全距离的具体规定，判定实际情况是否满足安全输电运维的要求。

基于三维GIS可视化技术的运用，运维过程中一旦发现某种地物至输电线路的距离小于安全距离，其自动报警功能便会启动，以此提醒维护人员实施维修。不过在对实际使用距离检测过程中，外界环境因素（特别是当地最高温度与最大风力）所带来的影响应给予充分考虑，因此在GIS系统采集数据的基础上，为确保所建输电线路模型的科学性与客观性，还需准确预测当地的温度条件与风速条件。

2.2 线路走廊地形地貌变化检测

受风化、地质变化以及工程施工等因素的影响，特高压输电线路走廊范围内难以避免的会出现坍塌、位移与滑坡等地形地貌变化的现象，对输电线路运行的安全性威胁严重。故此，特高压输电线路运维过程中，基于三维GIS可视化功能的应用，输电线路走廊范围内地形地貌一旦发生变化，便可实时、准确的检测并显示出来，以此可使线路运维部门及其检修人员及时发现和掌握情况，进而运维方案的编制提供依据，确保方案的科学性与有效性，确保输电线路运行过程的安全性。

2.3 输电线路三维可视化管理

对于输电线路三维数据的采集，传统以人工测量为主的方式相比手段较为落后，效率低下且精度较低，随着GIS三维可视化技术的运用，对于三维走廊的地形、地貌以及塔杆位置可实现准确而快速的测量，进而为输电线路的运维提供方便、快捷、必要的数据支持。对于利用GIS所采集的数据，通过相关软件的处理可使其精度得到明显提升，进而使所建立的三维数字模型可更加准确的反映客观情况，对输电线路的实际运维方式更加匹配。与此同时，三维模型建立过程中，GIS技术还可精确描述线路下树木、房屋等各类地物，以此促使所建模型精度更高，对地形地貌的反映更加真实与全面，故而极大程度上降低了输电线路运维过程中的数据处理量与复杂程度。故此，基于GIS技术的应用，其通过对现场实际情况的三维真实反映，使线路运维人员对整条线路的运行情况因准确、全面、及时的掌握而有效实现了三维可视化管理。

2.4 树木砍伐评估和管理

特高压输电线路的建设，受其自身属性的影响不可避免的会穿越林地，特别是在山地地区，穿越林地现象十分普遍，此时则需有效管理和评估输电线路穿越林地的面积、高度以及体积，为线路运行提供可靠依据。对于传统评估方法而言，其不仅精度较低，而且实施成本较大，不便于输电线路后期运维工作的开展，而在运用GIS技术后，其三维可视化功能可全面、准确的获取林地空间的结构信息进而计算出树木高度与树冠等几何特征，不仅保障了评估手段的有效性，同时有助于输电线路穿越林地工作的管理，特别是在需要砍伐树木时，利用GIS技术所采集的信息可提供准确的砍伐量与砍伐位置。此外，为了获取树林的覆盖率，利用GIS技术可通过突变信息与光谱信息将其计算而出，同时有效识别和计算树木高度、面积、体积以及规格，进而为线路的勘测进行自动化估算，确保输电线路安全运行。但是相比于西方发达国家，我国在树木砍伐方面对于GIS技术的应用还处于起步阶段，技术水平差距较大，需要后续加强技术改进与推广运用。

2.5 输电线路的增容分析

基于特高压输电线路载流容量的提升，具體要点为：

（1）充分考虑温度对输电线路材料所造成的影响；

（2）当输电线路载流量增大后，还需考虑因载流量的增大而对输电线路与地面距离的调整。

利用三维GIS技术，可将线路走廊的地形地物三维空间有效扫描与恢复，同时运用计算机软件技术实施数据处理后，可有效模拟出线路荷载后的弧垂情况，并且合理检测线路弧垂与地面的安全距离，在极大程度上为线路载流容量的提升提供了科学依据，促使运维管理工作更加实时有效，进而保证了线路载流容量的安全性。

3 结 语

基于以上论述，三维GIS在特高压输电线路运维管理中的应用，极大程度上提升了输电线路的巡检效率与运行可靠性，集中体现了我国智能电网建设的信息化与精细化管理的具体要求。

参考文献

[1]史方舟.三维GIS输电线路管理系统的研究与应用[D].东北师范大学，2012.

[2]阳 锋，徐祖舰.三维激光雷达技术在输电线路运行与维护的应用[J].南方电网技术，2013，3（2）：62～64.

收稿日期：2018-10-9