北斗高精度定位在電力行業的應用

康云鵬 吳思佳

摘要：本文擬采用基于北斗高精度定位技術，融合信息通信技術、計算機技術以及硬件集成技術，研制一種北斗高精度定位智能安全帽，實現對現場電力設施檢修人員位置、現場故障情況以及人員生理健康水平的實時監測、實時語音對講和視頻傳輸，及時準確的將檢修人員及設備信息動態反饋至后臺中心控制系統，供后臺管理技術人員進行高效的人員調度、檢修指揮和技術支持，有效提高檢修工作效率。

關鍵詞：北斗;高精度定位;電力行業

北斗系統是我國正在實施的自主建設、獨立運行的全天候、全天時全球衛星導航系統，是繼美國GPS、俄羅斯GLONASS之后第三個成熟的衛星導航系統，北斗衛星導航技術產業化、多用途、多功能發展已成未來的發展趨勢。北斗衛星導航技術與電力業務系統相融合，將加快我國智能電網建設，引領產業結構升級[1]。目前，北斗系統已在電力市場領域成功進行了—些試點應用，但具體到特定場景下的應用較少。本文結合北斗高精度定位技術，選取了風輪機鐵塔監測、災害預警以及無人機巡檢三個場景進行應用分析，確保電網安全，提高工作效率。

1、北斗高精度定位原理

1.1靜態相對定位

用兩臺衛星信號接收機分別安置在基線的兩端，其位置靜止不動，同步觀測相同的4顆以上衛星，確定兩個端點在協議地球坐標系中的相對位置，這就叫做靜態相對定位P。由于距離不太遠的兩個測站同步觀測相同衛星時，各種觀測誤差具有較強的相關性，因此可以通過觀測量的差分來消除或減弱一些誤差源（如衛星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等）的影響，減少平差計算中未知數的個數。

靜態相對定位一般采用載波相位觀測值為基本觀測量，對各種長度的基線進行精確測量，靜態相對定位的步驟主要包括;雙差載波相位觀測方程的建立、雙差觀測方程的平差、最小二乘法求解整周模糊度浮點解、LAMBDA算法固定整周模糊度、求解基線并完成定位計算[2]。

"靜態相對定位方法"一般需要較長的觀測時間（一個小時左右）獲取大量觀測數據，然后出一個定位結果，屬于事后定位。由于長時間觀測可以提高整周模糊度的求解精度，同時消除觀測噪聲的影響，因此相對定位精度可達毫米級甚至更好，靜態相對定位是目前北斗精度最高的定位方式。

1.2網絡RTK

網絡RTKP是基于CORS系統（連續運行參考站系統）的導航衛星高精度定位技術。CORS系統是在—個城市或國家，根據需求按照一定的距離建立的常年連續運行的一個或若干個固定的GNSS參考站，利用計算機、數據通信和互聯網技術將各個參考站與數據中心組成網絡，實時將參考站數據傳輸到數據中心，利用數據處理軟件進行處理，向用戶自動發布不同類型的GNSS原始數據和各種類型的RTK改正數據等。

CORS系統是由參考站、數據中心、數據通信鏈路和流動站組成。基準站配備雙頻全波長GNSS接收機，參考站坐標精確已知并按照規定的采樣率進行連續觀測，通過數據通信鏈路傳回數據中心;數據中心根據流動站發送的近似坐標計算誤差改正信息，然后將改正信息播發給流動站。

需要指出的是，當流動站與參考站距離小于30km時;精度可達cm級;距離大于30km時，測量精度衰減很快，通常只能達到dm級。網絡RTK技術的優勢在于用戶不用建立基準站，且用戶與基準站距離可以擴大到上百公里，同時減少了誤差源，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在電力行業的應用分析

北斗系統已經正式服務亞太地區，在我國交通運輸、氣象、公安、農業、國土等涉及國家安全的關鍵領域得到廣泛應用。針對電力行業的一些特殊場景，如風輪機鐵塔監測"、災害監測問以及無人機巡檢同，結合北斗高精度定位技術進行應用分析。

2.1風輪機鐵塔監測

風能作為可再生資源，儲能巨大且無污染，越來越受到各國政府的喜愛。近幾年，我國風電產業持續快速發展，風電總裝機容量已躍居世界首位。但是由于風力發電機一般多處于偏遠地帶或者海洋，風力發電機的鐵塔傾斜容易發生，造成國家財產損失。因此，需要對風力發電機鐵塔進行實時監測，在事故發生之前進行預警，并采取相應的措施避免災難的發生。利用北斗高精度定位技術，滿足風力發電機鐵塔監測對精度要求（厘米甚至毫米級），對風力發電機鐵塔進行實時監測，并將監測數據傳送至后臺處理，后臺分析監測數據，并為后續預警和巡檢工作做好準備[3]。

2.2災害監測

目前，我國有較大一部分的水電站、變電站建設在深山，河流附近，地理環境復雜，自然災害時常發生，給電網安全造成重大影響。利用北斗高精度定位技術，主要針對滑坡、危巖、泥石流、塌岸等場景，實時監測有災害隱患的危險區域，將采集到的數據傳送到后臺監測中心進行模擬演算，根據演算結果決定是否發送預警信息，切實做好防災減災工作，減少自然災害帶來的破壞。

2.3無人機巡檢

目前，我國高壓輸電線路長度大，傳統的人工線路巡檢危險性大，效率低，成本高，尤其是一些偏遠山區、無人區，線路巡檢難度更大。將北斗系統與無人機結合，利用北斗高精度定位技術，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，同時對故障點進行超近距離檢查，更快的找出故障原因。北斗無人機線路巡檢可大大提高電力運維的速率，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;與有人直升機線路巡檢相比，北斗無人機線路巡檢大大降低了勞動強度，有效提高巡線作業人員的安全性，降低了線路巡檢成本;北斗無人機巡線速度快、應急能力強，能快速及時發現缺陷，及時提供信息，避免了線路事故停電。

3總結

本文利用北斗高精度定位技術，實時獲取觀測點的精準位置信息，通過后臺處理判斷，實現風輪機鐵塔監測和災害監測;利用北斗高精度定位技術，制定高精度的輸電線巡檢路線，對發現的故障點可近距離觀察，分析故障原因并精確地給出故障位置信息，實現精準搶修，提高工作效率，確保電網安全。

參考文獻

[1]陳豫蓉.5G與北斗高精度定位融合發展趨勢分析[J].電信工程技術與標準化，2020（4）：1

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