任 遠(yuǎn),史 添

(山西省電力公司,山西太原,030000)

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采空區(qū)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集及其對(duì)線(xiàn)路桿塔影響的研究

任 遠(yuǎn),史 添

(山西省電力公司,山西太原,030000)

摘要：本文主要研究電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)、PMS信息系統(tǒng)以及輸電線(xiàn)路監(jiān)控平臺(tái)，較為全面分析采空區(qū)對(duì)輸電線(xiàn)路影響，形成煤炭采空區(qū)對(duì)輸電線(xiàn)路桿塔危害評(píng)估和預(yù)警機(jī)制。

關(guān)鍵詞：輸電線(xiàn)路;煤炭采空區(qū);桿塔綜合影響;安全預(yù)警

1　數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集

主要通過(guò)采集PMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和輸電線(xiàn)路桿塔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有機(jī)融合，形成一體化信息平臺(tái)。為共享數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一的模型，這樣能夠很好的解決不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)表達(dá)語(yǔ)義不一致的問(wèn)題，數(shù)據(jù)模型又稱(chēng)為元數(shù)據(jù)，可以使用來(lái)自各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的元數(shù)據(jù)，也可以制定自己企業(yè)范圍內(nèi)使用的元數(shù)據(jù)。

1.1PMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)

電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）主要接入輸電線(xiàn)路設(shè)備信息、設(shè)備檢修、運(yùn)行、缺陷、故障、試驗(yàn)等信息。

1.2GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）主要接入輸電線(xiàn)路設(shè)備信息以及設(shè)備的經(jīng)緯度坐標(biāo)，并通過(guò)建立的“元數(shù)據(jù)”模型，與PMS系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，接入全山西省二維、三維精細(xì)地圖。

1.3輸電線(xiàn)路桿塔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

輸電線(xiàn)路桿塔監(jiān)測(cè)主要接入電力設(shè)備輸電線(xiàn)路、桿塔設(shè)備信息，以及桿塔傾斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并于平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)銜接。

1.4接入數(shù)據(jù)接口分析

符合開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)跨異構(gòu)系統(tǒng)、跨軟件平臺(tái)的系統(tǒng)接口。

遵循松耦合的原則，系統(tǒng)提供的外部接口能夠有效地屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并與系統(tǒng)本身的技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)方式無(wú)關(guān)。

具備良好的擴(kuò)展性，能夠隨著系統(tǒng)之間接口要求的不斷變化，進(jìn)行方便的擴(kuò)展。系統(tǒng)接口應(yīng)安全、可靠，既能提供第三方調(diào)用過(guò)程中的安全驗(yàn)證，又能提供可靠、穩(wěn)定的接口服務(wù)。

采用成熟適用的接口技術(shù)，降低開(kāi)發(fā)難度與開(kāi)發(fā)成本。

1.5數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合解決如下現(xiàn)存問(wèn)題：

●電網(wǎng)數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，模型和接口不統(tǒng)一

●具體數(shù)據(jù)的命名和編碼規(guī)范不一致，同一對(duì)象在不同系統(tǒng)中有不同的名稱(chēng)

●系統(tǒng)用戶(hù)使用不當(dāng)產(chǎn)生漏填、錯(cuò)填以及多頭重復(fù)錄入、拓?fù)洳缓侠淼葐?wèn)題

主要采取措施方法：

√數(shù)據(jù)診斷規(guī)則庫(kù)

對(duì)常見(jiàn)的數(shù)據(jù)問(wèn)題進(jìn)行歸納和分類(lèi)，針對(duì)不同的問(wèn)題分別設(shè)定診斷問(wèn)題的業(yè)務(wù)規(guī)則，形成數(shù)據(jù)診斷規(guī)則庫(kù)，用于通過(guò)信息化手段自動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問(wèn)題。

數(shù)據(jù)冗余診斷，發(fā)現(xiàn)重復(fù)的數(shù)據(jù)，包括重復(fù)錄入的相同的數(shù)據(jù)或者相似的數(shù)據(jù)，對(duì)于相似數(shù)據(jù)的診斷需要具備模糊匹配的能力。

√數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

數(shù)據(jù)清理工具根據(jù)建立的數(shù)據(jù)問(wèn)題診斷規(guī)則，通過(guò)定期掃描發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的質(zhì)量問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題形成診斷報(bào)告，詳細(xì)列出發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)問(wèn)題和建議的處理方式并發(fā)送給數(shù)據(jù)維護(hù)人員。

2　數(shù)據(jù)立體綜合展示

通過(guò)一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)融合，通過(guò)Skyline技術(shù)構(gòu)建二維、三維平臺(tái)進(jìn)行綜合展示，能直觀地顯示山西地區(qū)整體的地理地貌信息，線(xiàn)路的整體走勢(shì)情況以及線(xiàn)路桿塔周邊環(huán)境情況。這樣既能了解輸電線(xiàn)路的運(yùn)行情況，又能很方便的查詢(xún)?cè)O(shè)備的參數(shù)信息。

詳細(xì)研究山西煤礦采空區(qū)地理信息，結(jié)合GIS信息，通過(guò)設(shè)備的地理坐標(biāo)的分析，可直觀的展示在某一采空區(qū)的輸電線(xiàn)路設(shè)備，以及判斷輸電線(xiàn)路桿塔是否在位于采空區(qū)范圍內(nèi)。并地理信息坐標(biāo)分析輸電線(xiàn)路以及輸電線(xiàn)路桿塔是否位于比較危險(xiǎn)的特殊區(qū)域，例如：火山、冰害、舞動(dòng)、雷擊、鳥(niǎo)害等區(qū)域。

研究的整體思路框架圖如下圖1：

3　采空區(qū)主要特征及對(duì)輸電線(xiàn)路的影響

采空區(qū)地表變形的形狀、大小、速度一般與煤層厚度、開(kāi)采方式、工藝、埋深以及上部巖層強(qiáng)度等因素密切相關(guān)。如煤層較薄，引起的地表變形相對(duì)小一些；煤層埋深越淺、開(kāi)采層越厚，引起的地表變形塌陷越大。通常情況下，煤層上巖層強(qiáng)度對(duì)采空區(qū)地表的變形和深度也有影響，煤層較深、覆蓋的巖層強(qiáng)度越高，地表變形塌陷越小。煤礦采空區(qū)的地表變形歸納起來(lái)大致呈現(xiàn)如下規(guī)律：

（1）一個(gè)開(kāi)采區(qū)內(nèi)地表的變形范圍、變形趨勢(shì)一般可以預(yù)測(cè)；但區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)或某一小范圍的變形性質(zhì)、狀態(tài)、大小、方向則不可預(yù)測(cè)。

（2）一個(gè)開(kāi)采區(qū)內(nèi)地表變形的最大值和最小值一般可以確定；但區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)或某一小范圍內(nèi)的變形大小則很難確定。

（3）一個(gè)開(kāi)采區(qū)內(nèi)地表變形的整體速度和區(qū)域穩(wěn)定的時(shí)間基本上可以推斷；但區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)或某一小范圍內(nèi)變形的速度和穩(wěn)定時(shí)間難以推斷。

（4）一個(gè)開(kāi)采區(qū)內(nèi)可能發(fā)生的地表變形、破壞的種類(lèi)（如開(kāi)裂、凹凸起伏、傾斜、塌陷等）可以預(yù)測(cè)，但區(qū)域內(nèi)某個(gè)點(diǎn)或某一小范圍內(nèi)變形的具體發(fā)生種類(lèi)卻是不確定的。

采空區(qū)的塌陷可造成桿塔基礎(chǔ)傾斜、開(kāi)裂、桿塔變形，重者造成基礎(chǔ)沉陷、桿塔傾倒，嚴(yán)重威脅輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。采空區(qū)地表沉降時(shí)，會(huì)造成桿塔導(dǎo)地線(xiàn)的拉線(xiàn)位移變形，引起桿身、塔身受力彎曲或桿塔傾斜。桿塔傾斜后造成桿塔導(dǎo)地線(xiàn)的不平衡受力，引起絕緣子串和地線(xiàn)線(xiàn)夾邁步，電氣安全距離不夠等問(wèn)題。

4　研究應(yīng)采取原則及防范措施

4.1實(shí)施原則

加強(qiáng)設(shè)計(jì)、基建及運(yùn)行單位之間的溝通，充分聽(tīng)取運(yùn)行單位的意見(jiàn)，條件許可時(shí)，運(yùn)行單位應(yīng)從設(shè)計(jì)階段介入工程。新建線(xiàn)路在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能避開(kāi)礦場(chǎng)采空區(qū)等可能引起桿塔傾斜、沉陷的地區(qū)。同時(shí)在已有的必須穿越采空區(qū)的線(xiàn)路走廊，應(yīng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)所涉及的桿塔基礎(chǔ)采用大板式基礎(chǔ)，并加裝輸電線(xiàn)路桿塔傾斜儀。

4.2運(yùn)行線(xiàn)路采空區(qū)域防范措施

對(duì)采空區(qū)進(jìn)行分類(lèi)，按照采空區(qū)類(lèi)別的不同制定相應(yīng)的臺(tái)帳信息，并制定適當(dāng)?shù)难惨暣胧?/p>

（1）線(xiàn)路走廊壓煤區(qū)：輸電線(xiàn)路途徑線(xiàn)路走廊壓煤區(qū)，各運(yùn)行單位應(yīng)及時(shí)與當(dāng)?shù)孛禾啃袠I(yè)相關(guān)部門(mén)了解具體的開(kāi)采位置、開(kāi)采進(jìn)度，并依照煤炭部門(mén)提供的進(jìn)度，加強(qiáng)相關(guān)區(qū)域的巡視工作。

（2）不均勻沉降區(qū)：輸電線(xiàn)路桿塔在采空區(qū)內(nèi)已發(fā)生不均勻沉降后，各運(yùn)行單位須對(duì)相應(yīng)桿塔進(jìn)行測(cè)偏工作，加強(qiáng)對(duì)不均勻沉降區(qū)域內(nèi)桿塔巡視工作，必要時(shí)應(yīng)增加巡視次數(shù)，確保線(xiàn)路的安全運(yùn)行。檢修工作在采空區(qū)內(nèi)作業(yè)時(shí)，應(yīng)以各運(yùn)行單位采空區(qū)控制臺(tái)賬為依據(jù)，按照類(lèi)型制定相應(yīng)的安全措施，同時(shí)對(duì)已發(fā)生不均勻沉降的桿塔、基礎(chǔ)及時(shí)進(jìn)行加固。

（3）線(xiàn)路走廊壓煤區(qū)：檢修作業(yè)工作前，各運(yùn)行單位須參照當(dāng)?shù)孛禾坎块T(mén)提供的開(kāi)采進(jìn)度，對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行技術(shù)交底。作業(yè)時(shí)，工作人員登桿塔前，應(yīng)再次觀察工作桿塔附近有無(wú)異常情況，確定安全時(shí)才可進(jìn)行檢修工作。

（4）不均勻沉降區(qū)：對(duì)已加固基礎(chǔ)的桿塔檢修作業(yè)可參照線(xiàn)路走廊壓煤區(qū)檢修作業(yè)；對(duì)新發(fā)現(xiàn)或未及時(shí)做基礎(chǔ)加固的桿塔檢修作業(yè)，須查明工作桿塔對(duì)工作人員無(wú)安全威脅，必要時(shí)應(yīng)增加專(zhuān)職監(jiān)護(hù)人、增設(shè)臨時(shí)拉線(xiàn)、釋放導(dǎo)地線(xiàn)應(yīng)力、調(diào)整塔腳板尺寸等臨時(shí)措施，確保工作人員安全。

桿塔傾斜的調(diào)整主要有三種方法：分別為在塔腳板下加墊鐵、更換塔腳板、抬升基礎(chǔ)。對(duì)于一般采空區(qū),尤其是平坦地形，拉線(xiàn)桿塔有著較大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)采空區(qū)塌陷導(dǎo)致桿塔傾斜后，只要對(duì)相應(yīng)拉線(xiàn)做點(diǎn)調(diào)整，就能將桿塔調(diào)正。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文主要提出了山西省輸電線(xiàn)路桿塔和采空區(qū)的地理分布方式，可直觀的展示輸電線(xiàn)路桿塔分布區(qū)域及周邊環(huán)境，提高作業(yè)效率，引入采空區(qū)輸電線(xiàn)路桿塔傾斜情況，制定預(yù)防桿塔傾斜所采取的措施，為降低線(xiàn)路故障率起到重要的作用，從而保障電網(wǎng)正常、安全運(yùn)行。對(duì)提升供電企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和工作效率方面，都將發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜 偉 劉 霞 謝艷寧 山西省采空區(qū)對(duì)輸電線(xiàn)路的影響及處理科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)2008 年 第 7 卷 第 35 期

[2] 杜長(zhǎng)林 煤礦采空區(qū)對(duì)輸電線(xiàn)路的影響及防范措施電力安全技術(shù)2007年第10期

任遠(yuǎn).1963年7月、籍貫：山西省朔州市、學(xué)歷：研究生職稱(chēng)：高級(jí)工程師、主要研究領(lǐng)域：電網(wǎng)規(guī)劃。

史添.1979年11月、籍貫：山西省太原、學(xué)歷：研究生、職稱(chēng)：高級(jí)工程師、主要研究領(lǐng)域：電網(wǎng)規(guī)劃 。

圖1

Study on the mining area data dynamic acquisition and its influence on air line tower

Ren Yuan,Shi Tian
(Shanxi Electric Power Co., Ltd.,ShanxiTaiyuan,030000)

Abstract：This paper mainly research on Grid GIS spatial information service platform,information system of PMS and transmission line monitoring platform,a more comprehensive analysis in goaf of transmission line effects,the formation of coal mine goaf on transmission line tower hazard assessment and early warning mechanism.

Keywords：transmission line;coal goaf;comprehensive effect tower;safety warning

作者簡(jiǎn)介