基于三维 GIS技术的输电线路特征参数测试方法研究

基于三维 GIS技术的输电线路特征参数测试方法研究

刘京

国网银川供电公司 宁夏银川 750001

摘要：随着电力事业不断的进步和提高，输电线路取得了辉煌的成就，电力事业获得快速发展的基础是对电力系统的输电线路的要求更加严谨，其中输电线路特征参数测试起到了不可忽略的作用。变压器将发电机发出的电能升压后，电能经过断路器等一些控制设备接到线路中就形成了输电线路。

关键词：三维GIS技术；输电线路；特征参数测试方法

引言

现今，电力系统的发展越来越高端，输电线路电网也越来越繁密，电力设备的相关应用也越来越复杂，但是为了促进科学化管理，GIS技术在电力行业的大范围发展中得到了广泛应用，特别是三维GIS这一关键技术。

1GIS技术下的输电线路状态监测原理

1.1地景可视化原理

三维GIS技术运用的关键就是对输电线路所处区域进行三维立体的仿真，达到大数据、地景等之间的交替展示，其中的主要原理体现为：在确保地域景色、环境的特点细致地呈现基础上，来控制其中的数据量，达到相互呼应的目标。

1.2基于多线程的动态LOD技术

对一个大范围的地域地形进行高效仿真、模拟，是现代信息技术研究的一大方向，能够实现各种技术的集成运用，其中主要包括:模型简化、现场剪裁等。为了提高渲染速度，要对数据实施简化处理，确保良好视觉效果的基础上要控制数据量，实际监测过程中应该根据客观地形条件的调整来科学地筛选与更新数据信息，确保地形数据处于动态变化中。要想达到地域场景、地形条件等的高效模拟，则要对不同地形数据块实施LOD分层，具体则要参照以下标准：第一，地形数据块几何中心和视线中心二者间的偏角，及其同视点二者的距离。要把一切和场景相关的地貌、地形信息、数据等划分为若干个细节层，就能够在不同的细节层次中看到详细的输电线路信息、数据，而且具有动态观察功能，能够伴着某个试点的转移来了解各个区域的具体情况、景象等，而且也能确保视点所要观察的部位的细节的层次没有任何变化，能够有效控制图像的不良跳动。

1.3基于金字塔结构的地形数据

整个GIS系统中，主要依托于以下数据技术，例如：卫星影像、激光雷达、高程DEM等，需要供应一种能够妥善适应高效调度的存储技术，这样才能实现三维地形的高效呈现，众多的存储结构中，金字塔地形结构则相对成熟，具体的构建步骤为：第一，将最初的地形数据成为金字塔的底部结构，也就是最底层，以此为基础通过像素合成的模式注浆生成以上一层，通过这种方式来逐步搭建一个瓦片金字塔。

2 基于三维GIS技术的输电线路参数在线计算

基于三维GIS技术的输电线路参数在计算输电线路特征参数过程中，对于输电线路的零序列参数的测量有很大缺点，传统方法在测试输电线路参数时，测出的零序列参数结果总是偏大或者偏小，与真实值相差跟多，这对三维GIS技术的发展起来了阻碍作用。三维GIS技术的输电线路特征参数测试系统是通过电力系统进行动态监视分析的，作为一种多功能测试系统方法，三维GIS技术拥有比同步相量测量法更精确的测量值，同时具备高速通信功能和运行内存大的特性。尤其适用于目前正在热潮发展中的电网通信的实时监测，在三维GIS技术输电线路参数测量方法中，相量测量单元在GPS提供精确的时间前提下，对输电线路不同区域的电压参数、电流信号进行收集分析。分析后通过离散傅氏算法对输电线路的基本参数值进行小波间计算，它的优点在于内存空间大，可以短时间内收集大量的参数值，所以对于任何暂态的基频参数值都是准确的。因为输电线路各区域的数据参数是实时数据，所以可以直接用于计算，输电线路特征参数计算过程为，以向量表达式为基础结合离散傅氏变换算法求出向量值。三维GIS技术计算输电线路特征参数值可以应用多个方面，例如互感线路或者较难的无互感线路。如果输电线路中只存在互感电压的时候，零序列互感电动势和零序列互感电流的比值可以求出输电线路的零序列抗阻值。如果输电线路上还有外加电源，输电线路中产生电流相量，两端电压差值也被分解为正零序列、负零序列和零序列分量。三维GIS技术的输电线路的特征参数测量方法能够实时的测量并计算出线路参数不影响输电线路的正常工作，测量过程简单易操作，这种方法测量出的各种数据都上传到系统的云空间，以便于可以随时查阅，屏蔽工作环境周围的不平衡负荷问题，让测试结果不受干扰，如果干扰强度过大三维GIS技术发生故障冲突，那么测试系统将自动重启，重新计算输电线路的特征参数值。

3 三维GIS技术在输电线路展示平台中的应用

3.1模型间无缝连接

随着三维GIS技术研究的不断深入和实践工作的不断深入，三维GIS技术在电力行业中得到广泛应用，在电力行业中最典型的应用就是对输电线路的三维场景建模，主要针对地物和设备，例如：建筑物、输电杆塔、树木、绝缘子等其他电力设备，三维GIS技术比较关注的是建筑物的外部结构和形态，而不是内部的拓扑结构，因为毕竟是为了是用户更加真实的再现输电线路现场的场景。因此，选用CGS（结构实体几何法）模型类对地面模型进行描述。(如图1)由于地形形态是一个连续的空间层面的曲面，而非人们所说的平面，因此，如果不对CGS模型进行任何处理，建筑物底面与地形表面处相交的部分就会存在裂缝，会影响整个平台的可视化效果，看起来不真实，进而影响空间分析。由于TIN可以以不同层次的分辨率来描述地形表面，对于粗糙不平底面的描述极具有优势，根据实践的要求，可以将TIN模型与CGS模型结合使用，从而实现模型间的无缝连接。

3.2三维场景的显示、查询和空间分析

利用三维GIS技术强大的空间检索与分析功能为输电线路展示平台提供了有力的技术可行性支持。显示功能支持实现:可以显示整个三维场景并且可以在其中进行漫游、缩放、旋转以及飞行浏览等操作，显示整条输电线路包括导线、杆塔模型、绝缘子并且可以直观显示出线路的耐张段情况，可以沿着线路进行飞行模拟直观展示线路的交叉跨越情况。查询功能支持实现:在三维场景中可以快速查询任一条线路及其相关属性数据，包括线路的电压等级、回路数、导线型号、杆塔的空间位置、绝缘子、金具等设备的信息。空间分析功能支持实现:淹没分析，土石方体积计算、两点通视分析、弧垂分析等功能。

结语

三维GIS技术输电线路参数的测试方法结合离散傅氏算法计算出输电线路的特征参数值，在这一基础上利用三维技术的零序列测试方法可以有效的对输电线路特征参数进行测试，面对噪音和周围环境的干扰，基于三维GIS技术测试方法的误差是目前电力系统工程可以接受的误差范围。

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