北斗高精度定位在電力行業(yè)的應(yīng)用

康云鵬 吳思佳

摘要：本文擬采用基于北斗高精度定位技術(shù)，融合信息通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及硬件集成技術(shù)，研制一種北斗高精度定位智能安全帽，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力設(shè)施檢修人員位置、現(xiàn)場(chǎng)故障情況以及人員生理健康水平的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)語音對(duì)講和視頻傳輸，及時(shí)準(zhǔn)確的將檢修人員及設(shè)備信息動(dòng)態(tài)反饋至后臺(tái)中心控制系統(tǒng)，供后臺(tái)管理技術(shù)人員進(jìn)行高效的人員調(diào)度、檢修指揮和技術(shù)支持，有效提高檢修工作效率。

關(guān)鍵詞：北斗;高精度定位;電力行業(yè)

北斗系統(tǒng)是我國(guó)正在實(shí)施的自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全天候、全天時(shí)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、多用途、多功能發(fā)展已成未來的發(fā)展趨勢(shì)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)相融合，將加快我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)[1]。目前，北斗系統(tǒng)已在電力市場(chǎng)領(lǐng)域成功進(jìn)行了—些試點(diǎn)應(yīng)用，但具體到特定場(chǎng)景下的應(yīng)用較少。本文結(jié)合北斗高精度定位技術(shù)，選取了風(fēng)輪機(jī)鐵塔監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警以及無人機(jī)巡檢三個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行應(yīng)用分析，確保電網(wǎng)安全，提高工作效率。

1、北斗高精度定位原理

1.1靜態(tài)相對(duì)定位

用兩臺(tái)衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)分別安置在基線的兩端，其位置靜止不動(dòng)，同步觀測(cè)相同的4顆以上衛(wèi)星，確定兩個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，這就叫做靜態(tài)相對(duì)定位P。由于距離不太遠(yuǎn)的兩個(gè)測(cè)站同步觀測(cè)相同衛(wèi)星時(shí)，各種觀測(cè)誤差具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此可以通過觀測(cè)量的差分來消除或減弱一些誤差源（如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等）的影響，減少平差計(jì)算中未知數(shù)的個(gè)數(shù)。

靜態(tài)相對(duì)定位一般采用載波相位觀測(cè)值為基本觀測(cè)量，對(duì)各種長(zhǎng)度的基線進(jìn)行精確測(cè)量，靜態(tài)相對(duì)定位的步驟主要包括;雙差載波相位觀測(cè)方程的建立、雙差觀測(cè)方程的平差、最小二乘法求解整周模糊度浮點(diǎn)解、LAMBDA算法固定整周模糊度、求解基線并完成定位計(jì)算[2]。

"靜態(tài)相對(duì)定位方法"一般需要較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間（一個(gè)小時(shí)左右）獲取大量觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后出一個(gè)定位結(jié)果，屬于事后定位。由于長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)可以提高整周模糊度的求解精度，同時(shí)消除觀測(cè)噪聲的影響，因此相對(duì)定位精度可達(dá)毫米級(jí)甚至更好，靜態(tài)相對(duì)定位是目前北斗精度最高的定位方式。

1.2網(wǎng)絡(luò)RTK

網(wǎng)絡(luò)RTKP是基于CORS系統(tǒng)（連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)）的導(dǎo)航衛(wèi)星高精度定位技術(shù)。CORS系統(tǒng)是在—個(gè)城市或國(guó)家，根據(jù)需求按照一定的距離建立的常年連續(xù)運(yùn)行的一個(gè)或若干個(gè)固定的GNSS參考站，利用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各個(gè)參考站與數(shù)據(jù)中心組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)將參考站數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，向用戶自動(dòng)發(fā)布不同類型的GNSS原始數(shù)據(jù)和各種類型的RTK改正數(shù)據(jù)等。

CORS系統(tǒng)是由參考站、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)通信鏈路和流動(dòng)站組成。基準(zhǔn)站配備雙頻全波長(zhǎng)GNSS接收機(jī)，參考站坐標(biāo)精確已知并按照規(guī)定的采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，通過數(shù)據(jù)通信鏈路傳回?cái)?shù)據(jù)中心;數(shù)據(jù)中心根據(jù)流動(dòng)站發(fā)送的近似坐標(biāo)計(jì)算誤差改正信息，然后將改正信息播發(fā)給流動(dòng)站。

需要指出的是，當(dāng)流動(dòng)站與參考站距離小于30km時(shí);精度可達(dá)cm級(jí);距離大于30km時(shí)，測(cè)量精度衰減很快，通常只能達(dá)到dm級(jí)。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于用戶不用建立基準(zhǔn)站，且用戶與基準(zhǔn)站距離可以擴(kuò)大到上百公里，同時(shí)減少了誤差源，使改正信息的可靠性和精度大幅改善。

2北斗高精度定位技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用分析

北斗系統(tǒng)已經(jīng)正式服務(wù)亞太地區(qū)，在我國(guó)交通運(yùn)輸、氣象、公安、農(nóng)業(yè)、國(guó)土等涉及國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)電力行業(yè)的一些特殊場(chǎng)景，如風(fēng)輪機(jī)鐵塔監(jiān)測(cè)"、災(zāi)害監(jiān)測(cè)問以及無人機(jī)巡檢同，結(jié)合北斗高精度定位技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用分析。

2.1風(fēng)輪機(jī)鐵塔監(jiān)測(cè)

風(fēng)能作為可再生資源，儲(chǔ)能巨大且無污染，越來越受到各國(guó)政府的喜愛。近幾年，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，風(fēng)電總裝機(jī)容量已躍居世界首位。但是由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般多處于偏遠(yuǎn)地帶或者海洋，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的鐵塔傾斜容易發(fā)生，造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失。因此，需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)鐵塔進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在事故發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施避免災(zāi)難的發(fā)生。利用北斗高精度定位技術(shù)，滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)鐵塔監(jiān)測(cè)對(duì)精度要求（厘米甚至毫米級(jí)），對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)鐵塔進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)處理，后臺(tái)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并為后續(xù)預(yù)警和巡檢工作做好準(zhǔn)備[3]。

2.2災(zāi)害監(jiān)測(cè)

目前，我國(guó)有較大一部分的水電站、變電站建設(shè)在深山，河流附近，地理環(huán)境復(fù)雜，自然災(zāi)害時(shí)常發(fā)生，給電網(wǎng)安全造成重大影響。利用北斗高精度定位技術(shù)，主要針對(duì)滑坡、危巖、泥石流、塌岸等場(chǎng)景，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有災(zāi)害隱患的危險(xiǎn)區(qū)域，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行模擬演算，根據(jù)演算結(jié)果決定是否發(fā)送預(yù)警信息，切實(shí)做好防災(zāi)減災(zāi)工作，減少自然災(zāi)害帶來的破壞。

2.3無人機(jī)巡檢

目前，我國(guó)高壓輸電線路長(zhǎng)度大，傳統(tǒng)的人工線路巡檢危險(xiǎn)性大，效率低，成本高，尤其是一些偏遠(yuǎn)山區(qū)、無人區(qū)，線路巡檢難度更大。將北斗系統(tǒng)與無人機(jī)結(jié)合，利用北斗高精度定位技術(shù)，制定高精度的輸電線巡檢路線，可精確定位輸電線路的故障點(diǎn)，同時(shí)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行超近距離檢查，更快的找出故障原因。北斗無人機(jī)線路巡檢可大大提高電力運(yùn)維的速率，使得許多工作能夠在完全帶電的情況下迅速完成，確保了用電安全;與有人直升機(jī)線路巡檢相比，北斗無人機(jī)線路巡檢大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高巡線作業(yè)人員的安全性，降低了線路巡檢成本;北斗無人機(jī)巡線速度快、應(yīng)急能力強(qiáng)，能快速及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)提供信息，避免了線路事故停電。

3總結(jié)

本文利用北斗高精度定位技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取觀測(cè)點(diǎn)的精準(zhǔn)位置信息，通過后臺(tái)處理判斷，實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪機(jī)鐵塔監(jiān)測(cè)和災(zāi)害監(jiān)測(cè);利用北斗高精度定位技術(shù)，制定高精度的輸電線巡檢路線，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障點(diǎn)可近距離觀察，分析故障原因并精確地給出故障位置信息，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)搶修，提高工作效率，確保電網(wǎng)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]陳豫蓉.5G與北斗高精度定位融合發(fā)展趨勢(shì)分析[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020（4）：1

國(guó)網(wǎng)石家莊供電公司，河北石家莊 050000