На данный момент осмотры, проводимые силами персонала электросетевых компаний, являются основным источником получения информации о техническом состоянии линий электропередачи. Этот метод в течение длительного времени применяется в электросетевом комплексе РФ и регламентирован нормативно-техническими документами. Основными недостатками данного метода является влияние человеческого фактора на этапе сбора, обработки, хранения информации о техническом состоянии ЛЭП, а также высокая трудоёмкость, большие временные затраты и сложность обследования труднодоступных участков трасс ЛЭП.
Помимо традиционных осмотров для получения информации о техническом состоянии ЛЭП в электросетевом комплексе используются также и результаты обследований с применением различных технологий дистанционного зондирования Земли. Данные методы обладают высокой производительностью сбора информации, представляют точные пространственные данные о параметрах состояния ЛЭП в электронном виде, позволяют исключить субъективность на этапе сбора и передачи данных. Однако, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, поэтому при выборе технологии дистанционного обследования целесообразно учитывать наиболее эффективную область ее применения. [1]
Дистанционные способы получения информации о техническом состоянии ЛЭП:
– Лазерное сканирование (воздушное и наземное)
– Аэрофотосъемка и стереофотограмметрия
– Спутниковый мониторинг
Преимущества дистанционных способов получения информации:
- Объективность методов получения данных о техническом состоянии ЛЭП
- Обеспечение контроля за соблюдением технических нормативов и объективное расследование причин аварий на ЛЭП с возможностью моделирования различных режимов работы ЛЭП на полученной графической 3D модели (гололедно-ветровые и токовые нагрузки и т. п.)
- Получение информации о состоянии просек ЛЭП (заужение, наличие угрожающих падением деревьев, зарастание древесно-кустарниковой растительностью) и об объектах, расположенных в охранных зонах ЛЭП
- Высокая производительность сбора информации
Технологии дистанционного обследования линий электропередачи также имеют недостатки. Эти технологии не позволяют производить в полном объёме проверку всех конструктивных элементов. Так, например, не может быть оценено состояние фундаментов и заземляющих устройств. Однако исчерпывающий объём информации о геометрических параметрах ЛЭП, полученный, например, при лазерном сканировании, позволяет сконцентрировать усилия линейного персонала на контроль состояния тех элементов ЛЭП, которые данным методом обследованы быть не могут. [1]
Лазерное аэросканирование
Технология получения пространственной информации о координатах объектов при помощи лазерных сканеров называется лазерным сканированием. Первичным результатом является массив лазерных точек («облако точек»), каждая из которых имеет конкретные значения атрибутов (координаты X, Y, Z, время поступления отклика, интенсивность), тем самым при обследовании собираются данные о форме и местоположении объектов, находящихся в коридоре съемки. В результате обработки данных лазерного сканирования с применением специализированного программного обеспечения определяются геометрические параметры технического состояния ЛЭП, а также может быть построена электронная модель ЛЭП. Технология лазерного аэросканирования дает наиболее полную информацию о геометрических параметрах технического состояния надземной части линии электропередачи. Точность измерения геометрических параметров ЛЭП при обследовании с применением лазерного аэросканирования составляет около 15 см и обеспечивается технологией съемки с применением соответствующего навигационного оборудования, установленного на борту. Одновременно с лазерным сканирующим комплексом на борту устанавливается цифровая фотокамера, обеспечивающая высокодетальные снимки коридора ЛЭП. Также при воздушном обследовании могут быть использованы тепловизор и ультрафиолетовый дефектоскоп, позволяющие выявить дефекты элементов ЛЭП. [2]
Данная технология позволяет создать трёхмерные электронные модели ЛЭП, растительности, земли и объектов, расположенных в охранной зоне ЛЭП и в непосредственной близости от неё.
Электронная модель линии электропередачи позволяет решать следующие задачи: достоверное отображение актуального состояния ЛЭП, визуализация состояния ЛЭП, возможность моделирования различных режимов работы ЛЭП, прогнозирование состояния ЛЭП при нормируемых режимах. Для вводимых в эксплуатацию электросетевых объектов электронная модель ЛЭП позволяет произвести контроль соответствия проектным решениям, а для линий электропередачи, эксплуатируемых в течение длительного времени — обновление или восстановление исполнительной документации. По полученным данным могут быть спланированы работы по расчистке и расширению просеки, выявлены потенциально опасные деревья, растущие за пределами охранной зоны. Также электронная модель ЛЭП позволяет в процессе эксплуатации создавать и рассчитывать варианты переустройства ЛЭП, замены опор, быстро создавать планы и профили трассы, рассчитывать длину провода/троса для замены на поврежденном участке, может успешно применяться для проектирования сложных участков: заходы на подстанции, участки параллельного следования ЛЭП и т. д. На практике электронная модель ЛЭП позволяет решать и иные сложные задачи, например, определять «слабые места» линии электропередачи (потенциальное место аварии) при токовых нагрузках, близких к максимальным, моделирование может помочь при определении причины повреждения элементов ЛЭП в процессе расследования аварий. [1]
По результатам анализа электронной модели ЛЭП может быть получена информация о следующих параметрах: расстояния от проводов ЛЭП до поверхности земли, между проводами или проводами и тросами пересекающихся ЛЭП, от проводов ЛЭП до пересекаемых объектов; отклонения опор от вертикальной оси вдоль и поперек ЛЭП, отклонения (уклон и разворот) траверс опор относительно стоек опор, отклонения опор поперек оси ЛЭП (выход из створа), отклонения поддерживающих гирлянд изоляторов относительно вертикальной оси. Может быть также заполнена (уточнена) поопорная ведомость, определено состояние грозозащитных тросов ЛЭП (защита ЛЭП от грозовых перенапряжений), наличие зданий и сооружений и ДКР в охранной зоне ЛЭП, наличие потенциально опасных деревьев за пределами охранной зоны ВЛ.
Аэрофотосъёмка
Метод заключается в фотографировании местности с самолета, вертолета, других летательных аппаратов при помощи специального фотоаппарата. Кроме того, в современный аэрофотосъёмочный комплекс входит электроника регистрации и гиростабилизированная платформа для устранения угловых отклонений и ветрового сноса.
Полученные изображения обрабатываются с помощью специальных компьютерных комплексов. При этом выполняется корректировка перспективы, дисторсии, цветовая коррекция снимков, сшивка «ортофотомозаики» в единое изображение. Обработка фотографий позволяет определить геометрические свойства объектов на поверхности земли в охранной зоне ЛЭП.
Дальнейшая обработка результатов аэрофотосъёмки при проведении обследования воздушных линий электропередачи производится стереофотограмметрическими методами. Принцип стереоскопического эффекта, основанный на получении двух изображений одного и того же пространства с двух точек, смещённых на некоторое расстояние, позволяет получить с помощью фотографии объёмное, стереоскопическое изображение. Для этого объект фотографируется дважды, с двух точек зрения, отстоящих друг от друга на некоторое расстояние. Два снимка, содержащих один и тот же участок ЛЭП, образуют стереопару. По результатам съемки ЛЭП, земной поверхности или других объектов производятся измерения (обработка) стереопар фотоснимков этих объектов. [2]
Основные процессы стереофотограмметрических методов — аэрофотосъёмка местности, определение координат опорных точек (то есть точек или объектов, одновременно присутствующих на обоих снимках каждой стереопары), фотограмметрическое сгущение этой сети точек до необходимой плотности и составление модели рельефа и местности.
Технология аэрофотосъёмки даёт, как правило, меньший объём информации о техническом состоянии линии электропередачи по сравнению с лазерным аэросканированием, но следует учесть, что это зависит во многом от оборудования, которое используется для обследования и от технологии проведения съемки и обработки. В случаях плотной травянистой и древесно-кустарниковой растительности в охранной зоне определенные сложности может представлять определение точек земной поверхности, необходимых для определения габаритов до земли.
Для технологии аэрофотосъемки не всегда представляется возможным определить координаты точек, расположенных на одиночных проводах и грозозащитных тросах, из-за их небольшого физического размера. В таком случае нет возможности смоделировать в электронной модели ЛЭП кривые провисания проводов фазы и троса в пролете. То же самое можно сказать об определении габаритов над пересекаемыми ЛЭП: пространственные данные о положении проводов, тросов и опор пересекаемых ЛЭП зачастую не определяются в результате обследования с помощью аэрофотосъёмки.
На сегодняшний день технология аэрофотосъёмки и последующей обработки полученных стереопар методами стереофотограмметрии не получила широкого распространения при проведении обследования ЛЭП 110 кВ и выше по ряду объективных и субъективных причин.
Однако необходимо отметить, что данная технология обследования позволяет оценивать площади растительности, подлежащей расчистке в охранной зоне ЛЭП. При этом растительность можно ранжировать по высоте в соответствии со сложившимися требованиями электросетевых компаний, осуществлять поиск потенциально опасных деревьев, произрастающих за пределами охранной зоны ЛЭП. Также обследование с помощью аэрофотосъёмки позволяет обнаружить и идентифицировать объекты в охранной зоне ЛЭП.
При сравнении различных технологий дистанционного обследования можно сделать следующие выводы:
- Наиболее полная информация о техническом состоянии ЛЭП может быть получена с применением технологии лазерного аэросканирования.
- Основным ограничением использования аэрофотосъемки является технология съёмки, позволяющая получить высококачественные снимки, при обработке которых возможно определить координаты точек на элементах ЛЭП, объектах в охранной зоне, земной поверхности.
- Область применения спутникового мониторинга — контроль состояния охранной зоны ЛЭП. Требования к снимкам: отсутствие облачности, четкость и контрастность.
Таким образом, наилучший результат достигается, когда результаты, полученные в ходе дистанционного обследования ЛЭП, дополнены данными наземных осмотров, обследований и измерений. Такой подход обеспечит комплексную информацию о техническом состоянии ЛЭП, что позволит повысить качество планирования ремонтных работ, снизит объём работ для обслуживающего ЛЭП персонала, определив участки трассы, где дистанционное обследование обнаружило конкретные, наиболее критические дефекты (покосившаяся опора, негабарит до земли и т. д.)
Литература:
- Применение различных методов дистанционного обследования [Электронный ресурс] URL: http://www.ti-ees.ru
- Применение дистанционных методов при обследовании воздушных линий электропередач [Электронный ресурс] URL: http://www.ti-ees.ru
