GPS在電力自動化的應用研究

樊其龍 王健

摘 要：GPS即全球定位系統(tǒng)以準確的定位、定時作用，在我國的電力自動化體統(tǒng)中發(fā)揮著越來越大的作用。對GPS全球定位系統(tǒng)進行更為廣泛和深刻的研究，是電力自動化水平不斷提升的需要，更是促進電力在經濟社會發(fā)展中實現更大的作用的需要。但是，隨著經濟社會的快速發(fā)展，電網的范圍和規(guī)模逐步加強和擴大，不能統(tǒng)一時間、統(tǒng)一行動的情形已經不能與社會對電力的需要相滿足，迫切的要解決在大規(guī)模的范圍內實現統(tǒng)一標準的時間。恰當的運用GPS系統(tǒng)，可以改善電力系統(tǒng)中的問題，實現更好的發(fā)展。

關鍵詞：全球定位技術 電力自動化 技術應用 應用研究

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-01

電力系統(tǒng)是一個復雜的整體，組成部分繁多，眾多的變電所、發(fā)電廠、傳輸電線、終端用戶等，它們的運營情況和線路數據大多是通過各類傳送裝備返回調控部門的。時間的差距也可能導致上下級反饋的數據與當時匯報的數據產生差別。這樣就會導致上級反饋的信息和數據往往對于一段時間以前的情況有針對性，而在這段時間之后則可能因其他原因和突發(fā)事故的出現而失去應有的指導性效果。[1]

1 全球定位系統(tǒng)GPS的含義

GPS是英文單詞Global P0sitioning System的頭字母縮寫，也就是我們通常所說的全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)是在20世紀的70年代，美國研制開發(fā)的一種運用衛(wèi)星進行導航并予以定位的系統(tǒng)，開始只是運用于國防系統(tǒng)，現在面向全球進行高準確度的定位、導航、授時等功能的服務。將這些服務大體分成兩種類型：即標準的定位性服務、精密的定位性服務。[2]標準的定位性服務英文簡寫為SPS，主要是給民用團體服務的，而精密的定位性服務英文簡寫為PPS則是為了政府和國防系統(tǒng)服務的。全球定位系統(tǒng)已經經美國授意服務于全球用戶，成為共享的社會資源。標準定位服務的測量范圍是：垂直方向156 m，水平方向100 m，標準時間340 mus。全球定位系統(tǒng)主要組成部分有：地面的監(jiān)控系統(tǒng)、用戶的設備系統(tǒng)和空間的星座系統(tǒng)三部分。空間部分由分布在6個平面軌道上的24個衛(wèi)星形成，在地球的每個時間、空間都會有4顆以上的衛(wèi)星完成監(jiān)測。所以我們才把全球定位系統(tǒng)稱為自動、高校、無縫隙、高精確度的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。地面用戶的接受是單方向的，只能收，而全球定位系統(tǒng)則能給無限的用戶傳送數據、提供服務。[3]全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星有銫原子材料鐘，這種裝備可以精確無誤切長時間穩(wěn)定的工作，保證了全球定位系統(tǒng)的收發(fā)信息時間準確。

2 全球定位系統(tǒng)在電力自動化技術應用

隨著電網的自動化和電力的規(guī)模水平日益提升，計算機的監(jiān)控實時性被許多電站所應用和完善。計算機的實時性監(jiān)控對完善電力信息傳輸的精確性有較大的貢獻。工作人員將各部分的信息與調動管制中心進行協(xié)調，確定動作和事件的先后順序和行動時間，對站所可能發(fā)生的事故進行正確的原因分析、順序的記錄、監(jiān)測電力數據、做好統(tǒng)計報表、判斷故障等。電力的自動化根據應用范圍的不同，對數據傳輸有著不同的要求：靜態(tài)的狀態(tài)估計，其角度精度為0.5°，時間精度為25 ?s；動態(tài)的態(tài)估計，其角度精度為1.5°，時間精度為50～250 ?s；穩(wěn)定監(jiān)測和控制狀，其角度精度為1度，時間精度為50 ?s；相角測量，其角度精度為0.1°，時間精度為5 ?s；故障定位，其位置精度為304.8 m，時間精度為0.5 ?s；自適應繼電保護，其角度精度為0.15°，時間精度為5 ?s。從以上數據的比較可以看出，不管是從可靠性的角度還是從時間的精度上來看，全球定位系統(tǒng)都是電力應用系統(tǒng)中的最佳時鐘統(tǒng)一的方法。[4]全球定位系統(tǒng)技術應該可以實現大多數站所對同時性能的需求。時間的精準和同步對于電力自動化的發(fā)展有著舉足輕重的作用。通過全球定位系統(tǒng)的定位、授時作用，將大大提高高壓野外線路輸送的準確度。全球定位系統(tǒng)的傳送設備與計算機網絡技術良好結合，將實時記錄的工作數據、狀態(tài)等進行匯總，提高辦公的效率和成本，縮短事件處理時間，較低各種錯誤出現頻率。[5]另一方面，巡檢人員可以通過全球定位系統(tǒng)控制個部門的工作效率，實現智能、電子、信息的同步提升，增強數據傳輸的可靠性和安全性。企業(yè)方面也可以通過這種形式的傳輸實現無紙辦公。

3 全球定位系統(tǒng)的電力發(fā)展應用

為了將全球定位系統(tǒng)是電力發(fā)展中廣泛推開和應用，在更精確的角度實現變電站的檢測、調度、保護、巡檢等工作的效率提高，可以著手從以下幾方面進行配置。

第一，對大量的信息和數據進行及時的處理過程中，盡量多的采取CPU作業(yè)協(xié)調的方式進行，由全球定位系統(tǒng)來實現時間同步。[6]

第二，運用全球定位系統(tǒng)將傳輸方的時間數據進行校對和處理，考慮全面的離散、采樣、畸變、測量、誤差等存在錯誤的可能性，盡可能的使實際的測量于電網的節(jié)點保持一致，減少錯誤出現的頻率和

范圍。[7]

第三，運用計算的自由定義表達式和結果進行圖形顯示的方式，來建立實際工作租用的理想的實驗和監(jiān)測環(huán)境。全球定位系統(tǒng)的技術有著優(yōu)異的定位、授時功能，充分運用這些功能可以極大提高電力自動化系統(tǒng)的工作效率，為我國電力的持續(xù)、穩(wěn)定、安全、快速運行提供強大技術保障。全球定位系統(tǒng)的時間、位置精度極高，且能保障全天的監(jiān)測，這些優(yōu)點在航空、航海、探測、國防、民生等各個方面得到了最為廣泛的開發(fā)和利用。全球定位系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的各個站所提供準確的時間，這就為整個電網的統(tǒng)一行動提供了集體行動的基本時間

條件。[8]

參考文獻

[1] 辛耀中.電力信息化幾個問題的探討[J].電力信息化，2003，1（3）：20-23.

[2] 陳文升，唐洪德.數字化變電站關鍵技術研究與工程實現[J].華東電力，2009，37（1）：124-128.

[3] 宋廣千，付國.電力同步網建設[J].電力系統(tǒng)通信，2005，26（3）：57-58，67.

[4] 錢天爵，瞿學林.GPS全球定位系統(tǒng)及其應用[M].北京：海潮出版社，1993.

[5] 王勇，李智君.網絡化測控設備間的時間同步[J].儀器儀表學報，2006，27（9）：1085-1089.

[6] 潘新民，王燕芳.單片微型計算機實用系統(tǒng)設計[M].北京：人民郵電出版社，1992.

[7] 韓富春．電力系統(tǒng)自動化技術[M]．北京：中國水利水電出版社，2003．

[8] 韓英鐸，王仲鴻，林孔興，等．電力系統(tǒng)中的三項前沿課題：柔性輸電技術，智能控制，基于GPS的動態(tài)安全分析與監(jiān)測系統(tǒng)[J]．清華大學學報（自然科學版），1997（7）：l-6．