北斗衛星導航技術在電力行業中的應用

楊鵬 潘啟聰

【摘要】 北斗衛星導航系統是中國自行研制的全球衛星定位與通信系統。系統由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力。目前已經初步具備在中國及臨近區域進行導航、定位和授時服務的能力，定位精度優于20m，授時精度優于100ns。可將北斗導航/數據通信技術應用在在電力移動現場作業中。

【關鍵字】 北斗衛星應用 短報文 電力移動作業

一、研究背景

在電力現場作業過程中，為了進行作業過程的監督、作業成本的核算、作業及時性反饋和作業質量的提升，需要對作業的整個過程進行跟蹤、信息交互和分析，比如作業步驟的時間、作業實時情況、作業的規范性、作業的進度、重大作業中不同地區之間人員的協作交流等，而現有終端設備的數據傳輸方式是通過無線網絡（3G/GPRS）進行傳輸的，無線網絡通訊在有些地理環境下，或者自然災害發生時無法傳輸數據。有些情況下，比如高空、風雨雷電天氣等；都會對網絡信號產生影響，使信號偏弱或無信號，使終端無法和后臺進行數據傳輸，影響正常的電力作業。因此，需要考慮使用北斗衛星導航通信方式彌補無線網絡通信條件限制問題。

二、北斗導航技術在電力行業中的應用

2.1增加北斗信道提高息傳輸的可靠性

目前在電力現場作業過程中，現場作業人員使用PDA+無線網絡（3G/GPRS）與供電管理部門進行通訊，通過無線網絡進行任務數據的傳輸。同時PDA中內置GPS模塊，實現對自身位置的定位及本地導航應用。在需要時，PDA定位數據可隨業務數據一起，通過無線網絡傳回后臺，實現后臺對PDA位置的監視。

但PDA與后臺系統的數據傳輸全部依賴無線網絡。一旦出現網絡故障、欠費，或者進入到無線網絡未覆蓋的地區，則PDA與后臺的通信過程將中斷，失去對PDA位置的掌控以及PDA間信息的傳遞，從而對現場作業造成安全隱患。所以在PDA中使用北斗短報文通信系統進行數據傳輸，并與現有無線網絡傳輸相結合，可解決在無線通訊盲區情況下，現場作業的安全、可控。

2.2北斗精密授時功能在電力系統中的應用

目前電力系統內部各送端、受端的分布廣泛而分散，自動化裝置內部都帶有實時時鐘，其固有誤差難以避免，隨著運行時間的增加，積累誤差會越來越大，會失去正確的時間計量作用。如何實現實時時鐘能夠的時間同步，達到全網的時間統一，一直是電力系統追求的目標。若在各端安裝一臺北斗授時機，則北斗授時機的高精度就能保證各地時間信號與UTC的相對誤差都不超過20～100ns。這種衛星覆蓋范圍內的高精度時間同步在電力系統檢測和測量中具有極高的利用價值。

2.3北斗定位搜索功能在電力系統中的應用

現階段國內電力企業主要依賴全球衛星定位系統GPS定位技術，但GPS受美國限制，且GPS是免費使用，因此可靠性低，自主性差。為了滿足電力生產業務及管理業務等方面對基于位置信息服務的需求，可以采用北斗定位功能，北斗系統定位功能總體上與GPS相當，水平精度100米（1σ），設立標校站之后為20米（類似差分狀態），工作頻率：2491.75MHz。在現場作業地點導航、作業軌跡查詢等方面可做很好的應用。

2.4北斗短報文功能在電力系統中的應用

北斗衛星的短報文通信功能是美國GPS和俄羅斯GLONASS都不具備的特殊功能，是全球首個在定位、授時之外具備報文通信為一體的衛星導航系統。北斗衛星短報文通信具有用戶機與用戶機、用戶機與地面控制中心間雙向數字報文通信功能。電力資產絕大部分分布在戶外，對電力資產的作業成為電力企業的主要工作內容，當對山區、高空等信號較弱的地方進行作業時，則可利用北斗短報文進行信息的傳輸。

其功能特點如下：

1）通過北斗系統的主動定位功能，指揮人員能夠在指揮中心直接監控終端及作業人員，對其進行定位，確定其所處位置。

2）通過北斗短報文服務，可以彌補在現有通信網絡不能覆蓋的地區，實現與現場作業人員的信息交互，尤其是在緊急情況下，如野外山區、地震災害搶險時。

3）基于北斗短報文服務，通過在電力現場作業時，無需使用無線通訊網絡，達到智能終端廣播通知和相互間通信，實現了基于電力任務的聯動和防護。

三、結束語

本文通過對北斗導航系統的研究梳理了北斗導航功能在電力業務中的應用，并與當前現場作業相結合，探討了在信號可靠性及無線通訊盲區情況下，現場作業的安全和信息的及時性；為電力行業現場作業的安全、可控提供了保障。