广西电网有限责任公司百色供电局 533000
摘要：本文通过环境对输电线路的影响，突出PLS-CADD软件对输电线路的运行维护具有很大的帮助。并介绍了PLS-CADD软件，LiDAR技术及数据采集，线路建模。
关键词：输电线路；运行维护；PLS-CADD
前言
输电线路长时间裸露在外面，一旦发生停电事故，不仅影响电网安全生产和企业利益，更严重的是，它将给经济发展和人民的生命带来不可估量的损失。
LiDAR激光扫描三维成像技术的软件PLS-CADD在输电线路管理中具有独特的优势。它利用LiDAR技术获取线路周围环境的三维数据，计算线路在不同情况下的运行状态，有效评价线路的安全性，保证输电线路的安全、高效运行。
一、输电线路环境的影响因素
输电线路的工作环境非常复杂，要承受各种恶劣天气的影响，暴露于这样的天气中如温度、降雨和降雪，对输电线路的安全构成威胁，例如，输电线路的绝缘部分会在长时间的自然和恶劣的环境影响后导致绝缘部件的老化等。架空输电线路暴露在空气中，在温度、风、冰的影响下以及闪电和其他性质的外部环境，时间长了会导致导线蠕变，导致线路的张力，弧垂发生改变，从而影响线路和其他东西之间的电气安全距离。
一般来说，风、覆冰、空气温度对架空线路的机械强度和电气间隙有很大的影响。它们是线路设计中应考虑的主要气象参数，他们被称为气象条件的三要素。风作用在导线上产生风压，在水平方向上产生荷载。在微风条件下，引起线路的振动，使电线逐渐变疲劳而断线。强风会引起电路振荡。在特殊情况下，会引起架空线路舞动，造成相闪络或相对闪络等严重事故。覆冰是指架空线和绝缘子串上在特殊气象条件下出现冰和积雪等的统称。覆冰的出现会导致导线张力的增大和导线迎风面积的增加，使水平风荷载随导线张力的增大而增大，从而加大了事故发生的可能性。温度的变化导致架空线的热胀冷缩。空气温度的降低，架空线长度的缩短和张力的增加可能导致断开。
二、PLS-CADD软件介绍
PLS--CADD是输电线路计算机辅助设计(Power Line Systems- computer Aided Design and Drafting)，在Windows操作系统上运行，由美国Pow-er Line Systems Inc公司开发用于架空线路分析与设计的软件。PLS-CADD的其核心是通过复杂的三维工程模型将所有地形、铁塔、绝缘子和导线整合到同一个计算机环境中，并能显示平面图、断面图和三维视图。其工作流程如图1所示。
线路维护人员通过使用PLS-CADD软件建立一个输电线路三维模型，并利用这个模型，研究了温度、风、覆冰，以及线路走廊的树木生长速率等外界条件下传输线的变化，分析了线路的垂度和交叉距离。借助该软件技术人员能够实现线路及设备本体的三维浏览、三维测量、智能检测与报警，引导操作人员和维修人员对施工、植被、道口等有潜在威胁的有针对性的检查和记录，降低难度和工作量，为了避免对农作物和森林作物的损害赔偿，环境破坏等问题出现。当输电线路出现故障时，技术人员在办公室通过计算机仿真和研究，帮助他们找到问题和合适的解决方法，大大缩短了线路维护时间。
三、LiDAR技术及数据采集
PLS-CADD软件对线路的分析离不开数据。能够准确高效地处理线路的运行与维护的重要依据。目前，数据采集方法主要采用LiDAR技术。LiDAR（Light Detection and Ranger），是一种用于高密度、高精度地形数据采集的现代遥感技术。LiDAR是一个集激光、全球定位系统和惯性导航系统三大技术于一体的系统。它是用来获得被检测的对象的三维数据，并产生精确的数字高程模型。
在使用LiDAR技术对500kv昌门输电线路走廊三维信息采集过程中，采集的航带带宽为100米，高度是150米，和飞行速度为80km/h，获得了铁塔、导线、地表、植被、建筑物和道路的云数据。通过走廊采集的激光点云数据主要包含x、y、z、三维坐标点，这些点代表了不同的物体特征，如导线、大地、植被、铁塔等，但这些物体的是三维坐标无法分辨的。而且，激光信号在发射和接收之间会发生两次甚至多次反射，这样会导致获得的数据不准确。在这些情况下，原始数据收集完成后，数据必须进行分类和过滤，以确保数据的准确性。数据处理后，过滤出错误数据，将导线、铁塔、建筑物、植被等数据放置在不同层，做好使用PLS-CADD软件建立输电线路三维建模的准备。
四、线路建模与分析
1、线路建模。PLS-CADD软件的嵌入性是非常好的，根据不同的功能要求，可以通过LiDAR技术获得不同类型的线路点云数据，用于浏览或计算分析。除了加载点云数据外，还可以使用模型数据、图像数据等。PLS-CADD软件在加载不同的点云数据，塔线模型和正射影像数据，传输线的数据后，就生成输电线路的三维场景。通过角度变换，观察线路的走向、廊道的地形、植被、建筑物等情况进行各方位和角度的观察。
2、检测规范和标准的设置。不同国家的输电线路设计标准不同，但也有很多相似之处。PLS-CADD在设计时，它包含了各种不同国家的标准，如：NESC 2007 ( National Electrical SafetyCode，美国)等，电力设计时，根据自己的需要进行选择和使用。
PLS-CADD软件为模型设置不同的物理参数，包括导线类型、单位重量、张力、截面面积、外径、膨胀系数和弹性系数等，通过设置相关参数，该模型的设定线与实际电路的物理性能相一致。因此，在模拟不同的工作条件下，该模型可以根据实际的导线发生变化。
3、线路分析。建立了线模型和设置后，利用PLS-CADD软件强大工程的分析计算能力，对线路运行的情况进行分析，进行了各种工况下危险点的智能检测与分析，根据对结果的分析，指导工作人员开展工作。该软件通过电线、建筑物和植被的三维激光点云模型，将导线模型与预先设置的最小安全距离进行比较，可用于线路走廊、植被、建筑物、交叉跨越等进行分析，得出其净空距离，然后确定线路的运行状态是否安全，并指示超出预定安全距离的危险点，标记不符合安全距离要求的点云，最大限度地提高电力系统的传输容量。
结语
通过PLS-CADD软件和特定应用的研究，软件在运维的输电线路起到了积极的作用，并以较小的资源得到更好的管理效果。目前，我国在智能运维的输电线路的方面缺少经验，主要以传统的人工方式工作，如果我们能开发出如PLS-CADD计算机软件、输电线路运行与维护技术将面貌一新。
参考文献
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[2]杨启平，徐丹凤，董辉，邓正文.智能电网的高级输电线路安全运行系统开发[J].上海电力 学院学报，2011(10):56-57.
论文作者:张睿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：线路论文; 导线论文; 数据论文; 模型论文; 软件论文; 植被论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第11期论文;