基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法与流程

本发明涉及输电线路带电作业，具体涉及一种基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法。

背景技术：

1、带电作业作为输电线路不停电维护、测试、检修的手段，在保障供电安全方面起着重要作用。等电位作业是500kv交直流输电线路上采用一种主要的作业方法，而进出等电位的方法和路径中考虑的关键因素是侵入间隙的作业人员对间隙放电特性的影响和人体体表的电场的大小。在人员从地电位以不同路径进入等电位的过程中，体表电场受间隙结构、进出路径等因素的影响具有不同特点。当进入路径选择不当时，体表电场可能会激增，轻则产生刺痛感使人不适，重则发生坠落事故；人员体表电场畸变越严重越容易触发放电，导致间隙的绝缘强度下降。因此，选择合适的等电位进入路径具有重要的实际意义。

2、中国专利“一种特高压直流线路带电作业进出电场路径优化方法”(申请号：202111224691.x)提出：在沿某一角度进入等电位的路径上均匀地取10个点，计算作业人员位于这些点时的体表最大电场强度，以这10个点的最大电场强度平均值作为沿该路径进入等电位的平均电场强度，最后取平均电场强度最小的路径为最优路径。该方法虽然比较了沿多条路径进入等电位的平均电场强度，但存在计算量大、改变进入路径时需要重新取点计算等问题。基于此，提出一种可适应多种等电位进入路径且计算量小的最优路径评估方案显得尤为重要。

技术实现思路

1、基于高精度激光点云建模及进入等电位过程电场分布特点，本发明提供一种基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，该方法通过结合高精度激光点云建模技术和作业人员电场分布特点来确定进入路径，可为输电线路等电位带电作业进入路径的选择方法提供新思路，确保等电位作业过程中作业人员的安全。

2、本发明采取的技术方案为：

3、基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，包括以下步骤：

4、步骤1、点云数据获取：

5、获取待杆塔、输电线路及金具的高精度激光点云数据；

6、步骤2、电场计算模型构建：

7、基于步骤1获取的激光点云数据，构建三维电场计算模型；

8、步骤3、计算区域划分：

9、以待进入导线为中心，划分四个区域ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，其为作业人员进入等电位可选择的区域，对所有区域划分计算网格；

10、步骤4、作业人员电场分布计算：

11、计算作业人员位于不同区域和不同节点时的作业人员体表的电场分布；

12、步骤5、不同路径电场均值计算：

13、确定进入区域后，计算不同进入路径下的平均电场强度；

14、步骤6、进入路径选择：

15、对比不同进入路径的平均电场强度值大小，取平均电场强度值最小对应的路径作为进入等电位的最优路径。

16、所述步骤3中，对所有区域划分计算网格，为n×n，网格数量及网格尺寸l能够根据需要调整，相交节点r(i×j)即为人体模型所在位置，其中，i,j＝1···n，n为横向或纵向划分线条数；

17、所述步骤4中，当作业人员位于不同区域和不同网格节点r(i×j)时，构建人体位于杆塔对应位置的整体三维计算模型，利用ansys软件进行静电场计算，获得作业人员位于不同区域和不同节点时，作业人员体表的电场分布。

18、所述步骤5中，当进入角度为δ时，路径与纵向划分线存在多个交叉点，提取交叉点的最大电场强度ei，ei能够通过相临两个节点的电场插值获得；最后计算所有交叉点电场的均值，即为为作业人员通过该路径进入电场的均值大小。

19、所述步骤6中，对比不同进入路径的均值大小，如δ＝0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，取均值最小对应的路径，作为进入等电位的最优路径。

20、本发明一种基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，技术效果如下：

21、1)本发明步骤1中，超高压公司每年都会获取高精度点云数据，用该数据来辅助三维建模并用于电场计算，可让其价值得到进一步体现。

22、2)本发明步骤3中，让待进入点附近的空间位置离散化，是步骤4计算作业人员位于不同位置体表电场分布的基础。

23、3)本发明步骤4中计算作业人员位于固定且有限位置时的体表电场分布，是步骤5最优路径选择的基础。

24、4)本发明步骤5的优点在于：无论以何种路径进入等电位，都不用重新计算作业人员位于该路径不同位置时的最大电场强度，这些数值可以通过步骤4的计算结果并结合插值法直接得到。

25、5)本发明步骤6能够比较多条路径下作业人员体表的的平均电场强度，以确定最佳路径。

26、6)本发明基于输电线路高精度点云数据，构建杆塔、输电线路电场计算模型，通过划分计算区域，获得作业人员位于不同节点时的电场分布，根据电场数值选择进入起点位置及前进方向，从而获得最优进入路径。该方法可为输电线路等电位带电作业进入路径的选择方法提供参考

技术特征：

1.基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，其特征在于：所述步骤3中，对所有区域划分计算网格，为n×n，网格数量及网格尺寸l能够根据需要调整，相交节点r(i×j)即为人体模型所在位置，其中，i, j=1···n，n为横向或纵向划分线条数。

3.根据权利要求1所述基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，其特征在于：所述步骤4中，当作业人员位于不同区域和不同网格节点r(i×j)时，构建人体位于杆塔对应位置的三维计算模型，利用ansys软件进行静电场计算，获得作业人员位于不同区域和不同节点时，作业人员体表的电场分布。

4.根据权利要求1所述基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，其特征在于：所述步骤5中，当进入角度为δ时，路径与纵向划分线存在多个交叉点，提取交叉点的最大电场强度ei，ei能够通过相临两个节点的电场插值获得；最后计算所有交叉点电场的均值，即为为作业人员通过该路径进入电场的均值大小。

5.根据权利要求1所述基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，其特征在于：所述步骤6中，对比不同进入路径的均值大小，取均值最小对应的路径，作为进入等电位的最优路径。

技术总结
基于激光点云与电场分布的输电线路等电位带电作业进入路径规划方法，基于无人机获得的输电线路高精度激光点云数据，从而构建三维电场计算模型，以待进入导线为中心，划分4个区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，并划分计算网格，计算作业人员位于不同网格节点时的电场分布，提取作业人员体表最大电场强度；确定进入区域后，计算不同进入路径下的平均电场强度，对比不同进入路径的均值大小，取均值最小对应的路径作为进入等电位的最优路径。本发明通过结合高精度激光点云建模技术和作业人员电场分布特点来确定进入路径，可为输电线路等电位带电作业进入路径的选择方法提供新思路，确保等电位作业过程中作业人员的安全。

技术研发人员：谭永殿,马俭,卢辉琨,李茂峰,唐勇,李克华,秦际明,赵龙,唐秦,许忠友,李忠祥,覃甘简,覃钊,唐锋华,李兴书,刘波
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11