CN114061507A - 一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法 - Google Patents

一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其技术特点是：无人机搭载测距仪后，保持与架空输电线路导线固定间距定速飞行；通过测距仪测得线下障碍物距离及夹角；通过无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，计算线下障碍物与导线的最短距离；将线下障碍物与导线的最短距离与该输电线路电压等级的安全距离比较，得到检测树障隐患结果。本发明解决了输电线路线下障碍物隐患问题，为运维单位提供更高效、更全面、更便捷、更准确、更智能的隐患分析技术支撑，对提高电网企业线路巡检效率，降低电网发生事故的概率，减少线路故障停电损失，提高电网供电安全可靠性，同时，降低人员作业风险，保障作业安全等具有重要意义。

Description

一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法
技术领域
本发明属于输电线路技术领域，涉及架空输电线路检测方法，尤其是一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法。
背景技术
随着中国经济的快速增长，电网的规模逐步扩增，长距离的输电线路也日益增长，然而，我国幅员辽阔，地势地形复杂多变，使得对输电线路的安全隐患检测非常困难。目前，输电线路隐患缺陷主要是输电线路走廊通道隐患，尤其是输电线路下树木隐患、输电线路走廊内违章施工和违章建筑，因巡视不到位或监控不及时，时常有导致线路跳闸事件发生，严重危及电力输电线路运行安全。
目前输电线路树障信息的采集方法是根据人工的树障隐患信息采集，传统输电线路通道人工巡检，其工作环境艰苦、人身安全面临挑战，且需要携带全站仪、测距仪等笨重的传统设备，存在人工巡检效果差、工作效率低、人工成本高等诸多方面的问题，已经无法适应当前社会对电网高效率巡检、高工作量和精细效益化的工作要求。如不能及时发现输电线路线下障碍物，则将给电网输电线路运行安全造成隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、效率高且全面准确的基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，包括以下步骤：
步骤1、无人机搭载测距仪后，保持与架空输电线路导线固定间距定速飞行；
步骤2、通过测距仪测得线下障碍物距离及夹角；
步骤3、通过无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，计算线下障碍物与导线的最短距离；
步骤4、将线下障碍物与导线的最短距离与该输电线路电压等级的安全距离比较，得到检测树障隐患结果。
而且，所述步骤3采用如下公式计算线下障碍物与导线的最短距离D：
D＝min(B1C，B2C，...，BnC)
上式中，n为导线分列数，n＝1、2、4、6、8；线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，导线上B点坐标为(Bx,By)，
Figure BDA0003314401090000011
d为无人机与导线间距，l为线下障碍物距无人机距离，α为AC与水平正方向角度，A为无人机飞行位置。
而且，所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为单导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，单分裂导线B点坐标为(0，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)。
而且，所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为双分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，双分裂导线B1点坐标为(0，0)，水平排列B2点坐标为(-c，0)，垂直排列B2点坐标为(0，c)。
而且，所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为四分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，四分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为(0，c)，B3点坐标为(-c，c)，B4点坐标为(-c，0)。
而且，所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为六分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，六分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure BDA0003314401090000021
B3点坐标为
Figure BDA0003314401090000022
B4点坐标为
Figure BDA0003314401090000023
B5点坐标为
Figure BDA0003314401090000024
B6点坐标为(-c，0)。
而且，所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为八分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，八分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure BDA0003314401090000025
B3点坐标为
Figure BDA0003314401090000026
B4点坐标为
Figure BDA0003314401090000027
B5点坐标为
Figure BDA0003314401090000028
B6点坐标为
Figure BDA0003314401090000029
B7点坐标为
Figure BDA00033144010900000210
B8点坐标为(-c，0)
本发明的优点和积极效果是：
本发明通过搭载测距仪的无人机与架空输电线路导线固定间距定速飞行，测得截面内与线下障碍物距离及夹角，根据无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，计算线下障碍物与导线的最短距离，进而得到树障隐患检测结果，解决了输电线路线下障碍物隐患问题，为运维单位提供更高效、更全面、更便捷、更准确、更智能的隐患分析技术支撑，保障输电线路的安全运行。本发明对提高电网企业线路巡检效率，降低电网发生事故的概率，减少线路故障停电损失，提高电网供电安全可靠性，同时，降低人员作业风险，保障作业安全等具有重要意义。
附图说明
图1为无人机架空输电线路线下障碍物测距模型；
图2为单导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型；
图3为双分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型；
图4为四分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型；
图5为六分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型；
图6为八分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型；
图7为本发明的无人机架空输电线路线下障碍物测距方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，如图7所示，包括以下步骤：
步骤1、无人机搭载测距仪后，保持与架空输电线路导线固定间距定速飞行。
步骤2、通过测距仪测得线下障碍物距离及夹角。
步骤3、通过无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，计算线下障碍物与导线的最短距离。
在本步骤中，无人机架空输电线路线下障碍物测距模型如图1所示，A为无人机飞行位置，h为无人机飞行高度，d为无人机与导线间距，C为线下障碍物，l为线下障碍物距无人机距离，α为AC与水平正方向角度。根据该模型，采用如下公式计算线下障碍物与导线的最短距离D：
D＝min(B1C，B2C，...，BnC)
上式中，n为导线分列数(n为1、2、4、6、8)；线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，导线上B点坐标为(Bx，By)，
Figure BDA0003314401090000031
无人机架空输电线路线下障碍物测距模型包括以下模型：
单导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型(如图2所示)、双分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型(如图3所示)、四分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型(如图4所示)、六分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型(如图5所示)、八分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型(如图6所示)。
如图2所示，在单导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，单分裂导线B点坐标为(0，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)。
如图3所示，在双分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，双分裂导线B1点坐标为(0，0)，水平排列B2点坐标为(-c，0)，垂直排列B2点坐标为(0，c)。
如图4所示，在四分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，四分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为(0，c)，B3点坐标为(-c，c)，B4点坐标为(-c，0)。
如图5所示，在六分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，六分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure BDA0003314401090000041
B3点坐标为
Figure BDA0003314401090000042
B4点坐标为
Figure BDA0003314401090000043
B5点坐标为
Figure BDA0003314401090000044
B6点坐标为(-c，0)。
如图6所示，在八分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα，l×cosα)，八分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure BDA0003314401090000045
B3点坐标为
Figure BDA0003314401090000046
B4点坐标为
Figure BDA0003314401090000047
B5点坐标为
Figure BDA0003314401090000048
B6点坐标为
Figure BDA0003314401090000049
B7点坐标为
Figure BDA00033144010900000410
B8点坐标为(-c，0)。
步骤4、将线下障碍物与导线的最短距离与该输电线路电压等级的安全距离比较，进行隐患判断与分析，得到检测树障隐患结果。
通过以上步骤可快速、高效、全面、准确地获取线路走廊通道的树障隐患，并据此给出巡视及隐患处理建议。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、无人机搭载测距仪后，保持与架空输电线路导线固定间距定速飞行；
步骤2、通过测距仪测得线下障碍物距离及夹角；
步骤3、通过无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，计算线下障碍物与导线的最短距离；
步骤4、将线下障碍物与导线的最短距离与该输电线路电压等级的安全距离比较，得到检测树障隐患结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述步骤3采用如下公式计算线下障碍物与导线的最短距离D：
D＝min(B1C，B2C，...，BnC)
上式中，n为导线分列数，n＝1、2、4、6、8；线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，导线上B点坐标为(Bx,By)，
Figure RE-FDA0003454236970000011
d为无人机与导线间距，l为线下障碍物距无人机距离，α为AC与水平正方向角度，A为无人机飞行位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为单导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，单分裂导线B点坐标为(0，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)。
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为双分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，双分裂导线B1点坐标为(0，0)，水平排列B2点坐标为(-c，0)，垂直排列B2点坐标为(0，c)。
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为四分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，四分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为(0，c)，B3点坐标为(-c，c)，B4点坐标为(-c，0)。
6.根据权利要求2所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为六分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，六分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000012
B3点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000013
B4点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000014
B5点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000015
B6点坐标为(-c,0)。
7.根据权利要求2所述的一种基于无人机的架空输电线路线下障碍物测距方法，其特征在于：所述无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型为八分裂导线无人机架空输电线路线下障碍物测距坐标模型，在该模型中，无人机飞行位置A点坐标为(d，0)，线下障碍物C点坐标为(d+l×sinα,l×cosα)，八分裂导线B1点坐标为(0，0)，B2点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000021
B3点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000022
B4点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000023
B5点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000024
B6点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000025
B7点坐标为
Figure RE-FDA0003454236970000026
B8点坐标为(-c,0)。
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