北斗衛星導航系統在電力行業的應用

［關鍵詞］北斗衛星導航系統；電力行業；具體應用

［中圖分類號］TM7 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0111–03

北斗衛星導航系統（以下簡稱“北斗系統”）是我國戰略發展的重要構成，與國家安全有著密切聯系。

電力行業是國家經濟發展的基礎支柱，通過將北斗系統應用于電力行業，能夠為電力能源開發及基礎建設提供更多技術支持。隨著信息技術的進一步發展，北斗系統不斷優化與完善，對于電力行業的整體發展促進作用越發顯著。因此必須要加強對該系統在電力行業中的應用研究，以為電力行業智能化、信息化發展提供更多動力支持。

1北斗系統概述

1.1系統構成

北斗系統是我國為了社會經濟發展及國家安全而自主研發的全球衛星導航系統，屬于我國非常重要的時空基礎設施[1]。2020年6月23日，北斗三號系統最后一顆組網衛星發射成功，標志著北斗系統全球組網完成，能夠為全球用戶提供全天候且高精度的授時服務及短報文通信服務。該系統主要包含3 種軌道并由此構成混合星座，其中，北斗三號系統中共30 顆衛星，24顆部署在中圓軌道上，軌道面夾角120°，高度21 528 km，傾角55°；3 顆屬于地球靜止軌道衛星，軌道高度35 786 km，軌位80°、140°、110.5°，運行周期24h ；3顆位于地球傾斜同步軌道位置，軌道面夾角120°，傾角55°，高度及運行周期與其他軌道同步衛星相一致。

1.2系統功能

在形成全球組網之后，能夠實現全系統服務，從而為全球及中國周邊提供導航定位、授時服務、短報文通信等服務[2]。北斗系統服務功能見表1。

通過在我國及周邊地區分別增加3 顆地球同步軌道衛星及傾斜同步軌道衛星，能夠實現精準定位、短報文通信、星基增強等服務，從而大幅提高我國及周邊地區系統應用效能。當前，北斗三號系統所應用的氫鐘及銣鐘都有著非常強的性能，從而提高了時鐘日穩定性，能夠更好地滿足定位及時頻基準要求，并進一步優化北斗三號系統服務性能，使得信息速率提升到400bit/s，服務能力達30 萬次/h，用戶單次能傳輸40個漢字[3]。同時，區域短報文又比北斗二號系統

有了更大提升，系統容量可提升至1 000 萬次/h，單詞傳輸漢字可達1 000 個漢字，報文傳輸容量可達到14 kbit，時延低于2 s。

隨著北斗系統建設持續完善，其計算誤差及算法也在不斷優化，實現了整體系統服務性能的提升[4]。按照全球連續監測的數據評估可知，當前北斗系統導航定位授時服務中的定位精度、測速精度、授時精度及系統連續性都非常優秀。

2北斗系統在電力行業中的總體應用架構

北斗系統在電力行業中的應用應當基于智慧物聯總體架構，根據“開放共享、邊緣智能、同一物聯”的設計理念，同時結合北斗技術特點形成總體架構，如圖1所示。

3北斗系統在電力行業中的具體應用

3.1桿塔變形監測

桿塔變形通常是由于長時間侵蝕或者車輛撞擊所致，且如果地勢出現沉降也會導致桿塔出現微小傾斜，進而導致出現倒桿隱患。傳統處理過程中，運維人員通常難以在第一時間掌握設備情況，大幅降低了搶修效率。通過應用北斗系統能夠對輸電桿塔變形進行實時監測以確保輸電線路穩定安全，尤其對位于道路轉角或路邊易受車輛撞擊的桿塔進行實時監測顯得尤為重要，同時也可解決對于桿塔受損或傾斜的延遲識別問題，避免了安全隱患。通過在選定的桿塔上安裝特定傾斜監控終端以實時監測桿塔坐標位置及傾斜情況，將終端設備固定在桿身中部并且自帶電池供電，以保證設備持續穩定運行[5]。當桿塔發生傾斜或形變時監控設備可通過GPRS 及時將預警信息發送到監控管理中心，從而使得運維人員可迅速得到通知并快速定位故障點，大幅提高搶修效率。此外，北斗系統設備還具備自檢功能，能夠進行數據采集、存儲、通信及信號處理等操作。若監測到設備本身發生故障，系統將采取相應措施確保恢復正常運行，具體的桿塔監測架構如圖2 所示。

3.2用電信息采集

在電網發展過程中，通過利用北斗系統中的短報文功能進行用電信息采集，能夠確保實時獲取數據，從而保障用電信息采集質量及效率的最大限度提升。基于短報文通信的用電信息采集系統具體結構如圖3所示。在圖3中，主站與集中器通信應根據主站所約定的數據采集項開展采集工作，包括RS485、載波及微功率無線方式。圖3中的①和②為DL/T645 協議，③和⑥為1376.1 協議。當前廣東電網公司已安裝萬臺北斗數傳終端，通過采集并分析電能信息，能夠動態化了解線損及終端監控情況，從而提高應急預警能力，實現了人力、財力、物力的大幅度節約，獲得了良好的經濟與社會效益。

3.3無人機電力巡線

隨著電網建設范圍持續擴大，電力線路的巡視工作量也在不斷加大，無人機在電力巡線中得到了廣泛應用，而北斗系統在無人機飛行中占據著不可替代的作用。例如，隨著北斗系統在廣東電網中的廣泛應用，目前已建立起31 座北斗地面電力增強基站，同時通過加速建設北斗綜合服務平臺，并基于北斗精準服務網開展無人機自主巡檢工作，已實現了“北斗+ 無人機”。在具體無人機巡檢過程中，可通過無人機進行厘米級自主飛行定位，由此避免誤操作情況發生。通過無人機自動巡檢僅需20 min 便能完成，而且在巡檢過程中還能夠通過變電站局限的空間對飛行路線進行判斷以靈活躲避各種障礙物，從而確保無人機在飛向避雷器、巡檢套管及變壓器的過程中保持安全穩定。

3.4電力線路監管

基于北斗系統，當前電力公司已研發出故障自動定位系統，從而便于運維人員能夠及時查找出線路故障原因，實現供電可靠性的提升以及經濟效益的提高。通過應用北斗系統對電力線路進行實時監控，技術人員位于電力機巡作業室，通過登陸機巡作業管控平臺便能夠對巡檢照片進行系統自動分類和命名，同時識別出其中的缺陷，并將識別結果實時推至相關負責人，由此實現即時故障排查，大幅縮短了故障排查時間，也最大限度降低了電力線路故障給企業帶來的經濟損失。在進行應急搶修的過程中，基于北斗系統所具備的實時監控、雙向短信通訊、高精度定位功能，能夠使應急指揮中心及時掌握發生時間、地點、現場情況等內容，從而實現應急搶修工作效率的大幅提高。此外，針對極端天氣及自然災害，基于北斗系統的電力線路故障指示器及舞動監測終端能夠對電網故障點及風偏誤動情況進行精準定位，由此大幅縮短了故障點的確認時間，保障了線路監管效能最大化提升。

4"結束語

通過將北斗系統應用到電力行業中能夠實現二者的深度融合，從而構建北斗電力行業發展的新格局，為電力行業創新發展提供新的指導與方向。因此在未來發展過程中，電力企業應進一步加強對北斗系統的研究，積極探索系統與電力行業各領域的融合發展，充分發揮北斗系統功能，從而為國家電網的安全穩定運行提供堅實支撐。