基于三维技术的输变电工程智能化质检方法.pdf

2023 年 6 月基于三维技术的输变电工程智能化质检方法杨绍泽（云南凯胜电力监理咨询有限公司，云南 昆明 650000）【摘要】输变电工程是一项规模很大且技术较为复杂的项目工程遥 为了能够更好地保障输变电工程的质量袁对其智能化质检尤为重要遥 利用三维技术来智能化检测输变电工程袁 能够准确反映输变电工程中存在的问题袁从而更好地规避与解决输变电工程的相关故障袁保障输变电工程的应用安全性遥 主要对基于三维技术的输变电工程智能化质检方法展开探究袁利用基于三维技术的输变电工程智能化质检方法袁通过三维模型的打造与监测袁能够对输变电线路设备的异常情况进行监测与反映袁从而为有效地规避与解决输变电线路设备故障问题提供良好的保障袁提升输变电工程运行的可靠性与安全性遥【关键词】三维技术曰输变电工程曰智能化曰质检方法【中图分类号】TM73【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）06-0094-030 引言在输变电工程项目施工过程中，会存在多种因素对工程施工质量产生影响，这会直接影响输变电工程日后运行的可靠性、安全性与经济性。如果输变电工程线路设备出现故障或者问题，会对社会的生产和发展造成影响。因此，应重视并加强对输变电工程的质量检测，更好地规避和解决输变电工程相关事故，保障输变电工程的安全。输变电工程质量检测的方法有很多，但是效果不一，特别是异物覆盖的检测效果并不显著。而运用智能化的检测方式，利用激光扫描仪采集点云数据，通过打造与建立智能化的三维模型，能够更有效地检测出输变电工程的相关问题，进而解决相关故障或者问题，为输变电线路设备的有效运行提供良好的保障。1 输变电工程概述所谓输变电工程，就是输电线路与变压器建设与安装的总称。输变电电压等级的高低与电力输送的大小成正比例关系，且与输送的距离成正比例关系。当电压在 33 万 V 以上时，其被称为超高压输变电1。2 基于三维技术的输变电工程智能化质检方法研究为了能够更好地规避与解决输变电工程相关问题，重视三维技术的应用，建立智能化的输变电工程三维模型，通过一系列质检工作的有序开展，不断完善输变电工程的质检流程，为输变电工程安全、可靠的运行提供良好的保障。2.1 科学定位输变电工程线路设备的空间坐标在进行输变电工程线路设备空间坐标定位时，要先对输变电工程范围内的图像数据进行有效收集与整理，并对电力设备以及导线的空间坐标进行定位。在采集图像数据时，可以将激光扫描仪安装在无人机上，配置图像采集卡以及光源，事先做好相关参数的有效设置，如摆动角度、扫描频率等2。同时，布置和安排好无人机的飞行航线，操控无人机进入布设好的航线，通过向扫描镜发射激光，经过运动反射，使得激光能够覆盖整个输变电工程区域。此外，安装光电接收装置来接收地面反射、电力设备以及输变电线路的激光束，按照激光束的传输间隔以及无人机数据采集的位置来确定激光设备与地面的距离，同时将相机安装在无人机上，从而有效地获取输变电线路设备的影像数据。在确定输变电工程线路设备的三维空间坐标时，通过像素坐标以及激光扫描仪坐标的转换来进行空间坐标的定位。2.2 构建输变电工程的三维模型运用三维技术构建输变电工程的三维模型，将空间坐标数据导入模型当中，预先处理激光点云图像，提取相关线路设备特征，科学地运用去噪算子，在图像的全局上设置相同的高斯分布参数，过滤点电力信息942023 年 6 月设备参数数值ALTM3100 激光扫描仪扫描频率60 Hz无人机飞行角度40毅45毅扫描高度2030 m激光发射频率12 万 Hz测量范围120 m点云密度20 万点/s水平视场角360毅接收回波信号次数5 次CDD 工业相机拍摄角度40毅45毅拍摄频率2.4 GHz快门速度1/16 s数据传输速率300 kbit/s无人机飞行高度10 m表 1 激光扫描参数与摄影参数云数据的高斯噪声，最终获取周围像素点平均灰度值结果。高斯滤波函数的表达式如下：G（x，y）=1/仔b4（x2+y2）/2b2-1e（x2+y2）/2b2。（1）式中：b高斯滤波的参数，会受到去噪算子宽度的直接影响；G（x，y）点云图像。为了能够增强像素的边缘强度，运用滤波图像能够将其二阶导数进行强化，强化后的图像表达式如下：h（x，y）=G（x，y）*u（x，y）。（2）式中：h（x，y）增强后的图像；*卷积；u（x，y）图像过滤。运用激光扫描仪扫描获得点云图像，运用三维技术将几何顶点数据写入软件帧缓冲器当中，将几何顶点的空间三维坐标统计出来，再将这些坐标导入软件的三维图形数据库，生成三维曲面造型，将线路设备的颜色、纹理等细节内容粘贴、映射到三维模型中，最终构建基于三维技术的输变电工程三维模型3。2.3 设备智能化检测在设备智能化检测过程中，视觉监测输变电工程三维模型，对于智能化检测线路设备故障非常重要。通过输变电工程三维模型，显示其工程范围内的图像数据，通过旋转、缩放等操作，能够将三维模型和地理数据更好结合。通过数据的对比与考量，结合特征点对比灰度差异，对场景中灰度变化较大的点进行判定，进而获取被异物覆盖的线路设备的点云数据，并显示异物形态类别，如覆冰、鸟害等4。图 1为导线覆冰。运用三维模型模拟输变电线路设备的连接情况，帮助判定是否存在断股等问题。通过三维模型对区域内的设备等进行检查，能够掌握设备的外貌、表面特征等内容，也能够检测绝缘子、套管等是否存在爆裂或者损害的问题，导线和绝缘套等是否存在脱落的现象，相关辅助设备安装是否牢固，变压器、断路器等的支架是否变形，各类电缆、金属支架及其配件等是否有磨损、破损等问题，安装是否完整或者发生位移5。3 输变电工程质检方法对比为了能够更好地突显出基于三维技术的输变电工程智能化质检效果，本文将基于大数据挖掘的工程质检方法、集中监控大数据的工程质检方法，基于物联网技术的工程质检方法与基于三维技术的输变电工程质检方法进行实验对比，对比与分析导线设备的异物覆盖检测结果。在开展实验对比分析之前要做好实验准备工作，通过质检，能够将实验区域内的导线覆冰点、绝缘子覆冰点等检测出来。3.1 实验准备实验对象选择某区域的输变电工程，其主供电网为 500 kV，输变电线路铺设 36.8 km，占地面积为2.9 万 m2，建有 85 基铁塔，架设的方式采用的是全线双回路，安装多台 100 万 kV 变压器，导线选择钢芯铅绞线，输变电线路设备多次跨越铁路、公路等，运用上述 4 种检测方法来对该项目工程导线设备展开质检工作。运用无人机设备，在工程区域范围内进行合理布设，同时合理选择直升机的型号，运用ALTM3100 激光扫描仪和 CDD 工业相机，其参数如表 1 所示。图 1 导线覆冰电力信息952023 年 6 月输变电工程三维模型基础数据主要是 1:10 万比例尺的激光扫描点云数据，通过构建三维模型，结合拍摄的导线覆冰图像与绝缘子覆冰图像来对模型中的物体类别进行精确说明。同时，通过缩放等功能来操作三维模型，最终寻找到灰度异常的覆冰点，与最初拍摄的导线覆冰图像、绝缘子覆冰图像进行比对，掌握导线和绝缘子覆冰情况。3.2 质检结果的对比运用上述 4 种质检方法对实验区域内的导线覆冰点和绝缘子覆冰点进行检测，经过统计可知，上述这 4 种方法均检测到了覆冰点，导线覆冰点约有500 个，绝缘子覆冰点约有 400 个，在上述所有覆冰点处均布设监控点，以此对导线的覆冰厚度和绝缘子的覆冰体积等进行检测，导线覆冰厚度和绝缘子覆冰体积检测结果对比分析如表 2 所示。从表 2 的检测结果对比分析可知，第 1 种质检方法检测的导线覆冰平均厚度为 28.3 mm；第 2 种质检方法检测的导线覆冰平均厚度为 33.2 mm；第 3 种质检方法导线覆冰平均厚度/mm绝缘子覆冰平均体积/m3基于大数据挖掘的工程质检方法28.30.87集中监控大数据的工程质检方法33.21.02基于物联网技术的工程质检方法21.50.82基于三维技术的输变电工程质检方法43.51.25表 2 导线覆冰厚度和绝缘子覆冰体积检测结果对比分析质检方法检测的平均厚度为 21.5 mm；第 4 种质检方法的导线覆冰平均厚度为 43.5 mm。从表中数据可知，基于三维技术的输变电工程质检方法检测的导线覆冰平均厚度均高于其他 3 种质检方法的检测结果，且该质检方法检测的导线覆冰平均厚度与实际厚度更为接近。在表 2 中，第 1 种质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积为 0.87 m3，第 2 种质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积为 1.02 m3，第 3 种质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积为 0.82 m3，第 4 种质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积为 1.25 m3，通过数据对比可知，基于三维技术的输变电工程质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积比其他 3 种质检方法检测的平均体积都要多，且该质检方法检测的绝缘子覆冰平均体积与实际值较为接近。通过上述 4 种质检方法对导线覆冰厚度、绝缘子覆冰体积检测结果的对比，能够帮助检测工作人员更好、更准确地判断输变电线路设备的覆冰程度，从而为预防相关故障等提供依据。运用基于三维技术的输变电工程智能化质检方法，能够更加精准地判断故障所在，为故障的预防与及时解决提供有效的依据。4 结语为了能够促进输变电线路设备更加可靠、安全地运行，重视对输变电工程的智能化质检尤为必要。在检测输变电工程线路设备时，常用的方法主要有基于大数据挖掘的工程质检方法、集中监控大数据的工程质检方法、基于物联网技术的工程质检方法与基于三维技术的输变电工程质检方法，通过对上述 4 种方法质检结果的对比与分析，能够更加彰显出基于三维技术的输变电工程智能化质检方法检测的精确性与可靠性，能够为检测工作人员提供故障预防与维修依据。在输变电工程的检测过程中，为了能够检测出相关设备的故障、问题，选择科学合理的质检手段与方法尤为重要，结合当前时代的发展趋势与信息技术发展水平，利用更加智能化的手段来进行检测，其结果更加高效、精准、可靠，对于设备高效运行非常有利。参考文献1 施毅，聂琼，易孝会，等.输变电工程土建质量管控现状及展望J.建筑结构，2019（增刊 2）：798-801.2 卢铭翔，程凌森，金鑫.输变电设备状态监测数据阈值告警模型构建J.电子设计工程，2020，28（19）：166-169.3 韩文军，张梁，张兆虎，等.基于三维模型的输变电工程智能监理系统设计J.自动化与仪器仪表，2019（10）：90-93.4 刘磊.浅析输变电工程质量管理问题与优化措施J.科技创新导报，2019，16（14）：157-158.5 高强，郑乐为，童存智.输变电设备集中监控大数据研究及应用J.电力大数据，2019，22（3）：13-18.作者简介院杨绍泽（1978），男，汉族，云南富源人，本科，高级工程师，主要从事电力工程方面的工作。电力信息96