CN116579606A - 高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统 - Google Patents

高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统，系统包括获取模块、计算模块和评估模型。方法包括：首先，通过获取模块获取设备所处位置的定位数据、设备周围的环境参数以及输电线路参数。然后，通过计算模块根据定位数据和输电线路参数计算出施工设备所处位置的电场强度。最后，通过评估模块结合计算得到的电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，确保带电施工设备以及施工设备的人身安全。

Description

高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统
技术领域
本发明涉及设备运行安全预警的技术领域，具体涉及一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统。
背景技术
现目前运维的输电线路设备数量多，线路长度长。随着城市建设不断提速，外部施工作业点多面广，施工施工设备安全意识参差不齐，安全风险较大，严重威胁施工设备及施工设备，乃至电网线路运行安全。利用高压近电报警技术对高压输电设施附近施工现场安全监控预警，提施工安全管理水平，通过环境参数判断施工设备所处环境是否满足安全作业条件。
公开号为CN109212323A的专利申请公开了一种用于超高压线路的安全距离监测方法及系统，该专利申请通过获取电场传感器采集到的电场强度和带电作业环境参数信息，并根据电场强度确定预警级别。
公开号为CN110910608A的专利申请公开了一种输电线路带电作业智能屏蔽服感知系统及方法，并具体公开了：通过将电场传感模块对作业现场的电场和磁场强度进行测量，通过温湿度传感模块对作业现场湿度和温度进行测量，通过雷达传感模块对作业环境的风速进行监测，并将监测数据实时将传输至芯片处理模块与正常数据进行比对，若超过安全阈值，则进行报警。
由此可见，常规采用的技术手段都是分别通过施工设备所处位置的电磁强度和环境参数评估施工设备的安全状态，并没有结合电磁强度和环境参数对施工设备的安全状态进行综合评估。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统。可以结合所处位置的电场强度和周围的环境参数综合评估施工设备的安全状态。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，包括：
获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，所述环境参数包括水气密度、重力加速度和风速。
结合第一方面，在第一方面的第二种可实现方式中，所述输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
结合第一方面，在第一方面的第三种可实现方式中，所述结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，包括：
根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
结合第一方面的第三种可实现方式，在第一方面的第四种可实现方式中，构建所述安全评估模型包括：
获取多组安全试验数据；
根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
第二方面，提供了一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，包括：
获取模块，配置为获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
计算模块，配置为根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
评估模块，配置为结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
结合第二方面，在第二方面的第一种可实现方式中，所述获取模块获取的环境参数包括水气密度、重力加速度和风速。
结合第二方面，在第二方面的第二种可实现方式中，所述获取模块获取的输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
结合第二方面，在第二方面的第三种可实现方式中，所述评估模块包括：
计算单元，配置为根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
比较单元，配置为将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
结合第二方面的第三种可实现方式，在第二方面的第四种可实现方式中，所述评估模块还包括：
获取单元，配置为获取多组安全试验数据；
分析单元，配置为根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
有益效果：采用本发明的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法及系统，可以通过施工设备的定位数据和输电线路参数计算出施工设备所在位置的电场强度，避免环境因素对电场强度造成的影响。再结合电场强度和施工设备周围的环境参数，可以综合评估施工设备的安全状态，确保带电施工设备的人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一实施例提供的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的综合评估流程图；
图3为本发明一实施例提供的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统的系统框图；
图4为本发明一实施例提供的评估模块的模块框图；
图5为本发明一实施例提供的评估模块的模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法的流程图，该评估方法包括：
步骤1、获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
步骤2、根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
步骤3、结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
具体而言，首先，可以通过现有的测量设备获取施工设备所处位置的定位数据，如全站仪。并通过环境监测设备监测施工设备周围的环境参数，以及从输电线路标识牌获取输电线路参数。然后，可以根据定位数据和输电线路参数计算出施工设备所处位置的电场强度。最后，可以结合计算得到的电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，确保带电施工设备的人身安全。
应理解，用于检测电场强度的电磁传感器容易受到使用环境的影响，如高温对电磁传感器的感应部件产生一定影响，从而影响到电磁传感器的检测精度。因此，相比于现有技术采用电磁传感器，采用定位数据和输电线路参数计算施工设备所处位置的电场强度，可以有效避免环境对确定电场强度造成影响，确保评估结果的准确性。
在本实施例中，可选的，所述输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
具体而言，获取到的输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。输电线路位置坐标可以通过全站仪测量得到，输电线路电压和输电线路结构参数可以直接从输电线路标识牌获取到。其中，输电线路结构参数包括输电线路数量、分裂导线的几何半径、半径和数量。
在本实施例中，在步骤2中，可以根据所述定位数据和所述输电线路参数，采用以下算法计算施工设备所在位置的电场强度E：
其中，(x，y，z)为施工设备所在位置的定位坐标，(xi，yi，zi)为第i根分裂导线位置坐标，(X，Y，Z)为分裂导线的等效单根圆柱导线的位置坐标，d为分裂导线的几何半径，r为分裂导线半径，n为分裂导线的分裂根数，m为输电线路数量。
其中，(X′，Y′，Z′)为分裂导线的等效单根圆柱导线的位置坐标的对称坐标。
在本实施例中，可选的，所述结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，包括：
步骤3-1、根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
步骤3-2、将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
具体而言，首先，获取到的环境参数包括施工设备所在位置的水气密度、风速。在步骤3中，可以根据通过水气密度和同温度下的饱和水气密度可以计算出施工设备所在位置的相对湿度，具体计算式如下：
RH＝d1/d2×100％。
其中，d1为水气密度，d2为饱和水气密度。
以及，通过风速可以计算出施工设备所在位置的风压WP，具体计算式如下：
其中，p为空气重度，v为风速，g为重力加速度。
可以根据计算得到的电场强度、风压和相对湿度，通过构建好的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数O。其中，安全评估模型具体为：
O＝afE+bfWP+cfRH；
其中，af、bf、cf分别为电场强度、风压和相对湿度对应的相关影响系数，该相关影响系数与输电线路电压相对应。
然后，可以将计算得到的安全指数与预设的状态阈值进行比较，如果安全指数低于状态阈值，则表明施工设备处于不安全的位置，可以及时发出报警信号提示施工设备。反之，如果安全指数超过状态阈值，则表明施工设备处于安全的位置。
应理解，不同的输电线路电压对施工设备及人员安全影响是不同的，随着输电线路电压的增大，对施工设备造成的影响也是呈几何指数增长。因此，可以分别设定不同的输电线路电压对应状态阈值。在评估时，可以根据输电线路的输电电压选取相应的状态阈值来进行比较，从而有效确保安全评估的准确性。
在本实施例中，可选的，构建所述安全评估模型包括：
获取多组安全试验数据；
根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
具体而言，首先，可以通过安全模拟试验获取到多组安全试验数据，这些安全试验数据分别对应在不同环境参数下，设备在不同位置的安全状态。然后，可以对这些安全试验数据进行非线性回归分析，确定电场强度、风压和相对湿度对施工设备的安全状态的相关影响系数，从而构建起所述安全评估模型。
应理解，不同的输电线路电压对施工设备及人员造成的影响是不同的，为此，可以分别获取不同输电电压对应的多组安全试验数据，并分别对相应的安全试验数据进行非线性回归分析，确定不同输电电压对应的安全评估模型。在现场评估施工设备的安全状态时，可以根据现场输电线路的输电电压选取相应的安全评估模型对施工设备的安全状态进行评估，从而有效确保安全评估的准确性。
如图3所示的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统的系统框图，该评估系统包括：
获取模块，配置为获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
计算模块，配置为根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
评估模块，配置为结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
具体而言，评估系统是由获取模块、计算模块和评估模型组成。其中，获取模块可以通过现有的测量设备获取施工设备所处位置的定位数据，如全站仪。并通过环境监测设备监测施工设备周围的环境参数，以及从输电线路竣工文件中获取输电线路参数。计算模块可以根据定位数据和输电线路参数计算出施工设备所处位置的电场强度。评估模块可以结合计算得到的电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，确保带电施工设备及人员的安全。
在本实施例中，可选的，所述获取模块获取的环境参数包括水气密度、重力加速度和风速。获取的输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
具体而言，获取模块获取到的输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。获取模块可以通过全站仪测量得到输电线路位置坐标，并可以直接从输电线路竣工文件中获取到输电线路电压和输电线路结构参数。其中，输电线路结构参数包括输电线路数量、分裂导线的几何半径、半径和数量。
在本实施例中，可选的，如图4所示，所述评估模块包括：
计算单元，配置为根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
比较单元，配置为将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
具体而言，评估模块包括计算单元和比较单元，其中，计算单元可以根据环境参数计算出施工设备所处位置的相对湿度和风压，并将计算得到的相对湿度、风压和电场强度输入选取的安全评估模型中，得到施工设备所在位置对应的安全指数。
比较单元可以将计算单元计算得到的安全指数与预设的状态阈值进行比较，如果安全指数低于状态阈值，则表明施工设备处于不安全的位置，可以及时发出报警信号提示施工设备。反之，如果安全指数超过状态阈值，则表明施工设备处于安全的位置。
应理解，不同的输电线路电压对施工设备造成的影响是不同的，随着输电线路电压的增大，对施工设备造成的影响也是呈几何指数增长。因此，比较单元中可以预先存储不同的输电线路电压对应状态阈值。在评估时，比较单元可以根据输电线路的输电电压选取相应的状态阈值来进行比较，从而有效确保安全评估的准确性。
在本实施例中，可选的，如图5所示，所述评估模块还包括：
获取单元，配置为获取多组安全试验数据；
分析单元，配置为根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
具体而言，所述评估模块还包括用于构建安全评估模型的获取单元和分析单元。其中，获取单元可以获取多组安全模拟试验得出的安全试验数据，这些安全试验数据分别对应在不同环境参数下，设备在不同位置的安全状态。分析单元可以对这些安全试验数据进行非线性回归分析，确定电场强度、风压和相对湿度对施工设备的安全状态的相关影响系数，从而构建起所述安全评估模型。
应理解，不同的输电线路电压对施工设备造成的影响是不同的，为此，获取单元可以获取在不同输电电压下，安全模拟试验得到的安全试验数据。分析单元可以分别对相应的安全试验数据进行非线性回归分析，确定不同输电电压对应的安全评估模型并存储。在现场评估施工设备的安全状态时，评估模块可以根据现场输电线路的输电电压选取相应的安全评估模型对施工设备的安全状态进行评估，从而有效确保安全评估的准确性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，其特征在于，包括：
获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
2.根据权利要求1所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，其特征在于，所述环境参数包括水气密度、重力加速度和风速。
3.根据权利要求1所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，其特征在于，所述输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
4.根据权利要求1所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，其特征在于，所述结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态，包括：
根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
5.根据权利要求4所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估方法，其特征在于，构建所述安全评估模型包括：
获取多组安全试验数据；
根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
6.一种高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，其特征在于，包括：
获取模块，配置为获取施工设备所在位置的定位数据、环境参数和输电线路参数；
计算模块，配置为根据所述定位数据和所述输电线路参数计算所述施工设备所在位置的电场强度；
评估模块，配置为结合电场强度和环境参数综合评估施工设备的安全状态。
7.根据权利要求6所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，其特征在于，所述获取模块获取的环境参数包括水气密度、重力加速度和风速。
8.根据权利要求6所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，其特征在于，所述获取模块获取的输电线路参数包括输电线路电压、输电线路位置坐标和输电线路结构参数。
9.根据权利要求6所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，其特征在于，所述评估模块包括：
计算单元，配置为根据所述电场强度和环境参数，通过构建的安全评估模型计算出施工设备所在位置对应的安全指数；
比较单元，配置为将安全指数与预设的状态阈值进行比较，通过比较结果评估施工设备的安全状态。
10.根据权利要求9所述的高压输电设施附近设备施工安全状态评估系统，其特征在于，所述评估模块还包括：
获取单元，配置为获取多组安全试验数据；
分析单元，配置为根据获取到的所有安全试验数据，采用非线性回归分析方法构建所述安全评估模型。
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