焦 炯 陳泓名

廣東電網(wǎng)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)方案及應(yīng)用分析

焦 炯 陳泓名

（廣州市濼立能源科技有限公司，廣州 510000）

已有的北斗地面基準(zhǔn)站不能滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)輸電系統(tǒng)定位需求，需要針對(duì)電力系統(tǒng)需求建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。本文以廣東電網(wǎng)為立足點(diǎn)，針對(duì)電力系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。根據(jù)觀測(cè)、維護(hù)、組網(wǎng)需求規(guī)劃了地面基準(zhǔn)站點(diǎn)位；采用專有通信鏈路與有線鏈路進(jìn)行混合組網(wǎng)的方式搭建了網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)高精度位移平臺(tái)對(duì)定位精度檢測(cè)，其可以為電網(wǎng)提供毫米級(jí)的定位服務(wù)。通過(guò)110kV輸電桿塔的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可用性，為北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的建設(shè)提供了借鑒。

北斗定位；地基增強(qiáng)系統(tǒng)；電力系統(tǒng)；毫米級(jí)定位

0 引言

北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)土、測(cè)繪部門已廣泛應(yīng)用，在交通出行領(lǐng)域也在推行，但在電力系統(tǒng)中尚未形成大規(guī)模、系統(tǒng)化的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)已有的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)主要覆蓋人口眾多的城市地區(qū)，在人口密集的大城市還會(huì)加密部署基準(zhǔn)站，在廣大的山區(qū)及遠(yuǎn)郊地區(qū)覆蓋率不足，直接影響定位精度及結(jié)果。電力系統(tǒng)的變電站和輸電線路大量分布在遠(yuǎn)郊野外地區(qū)，因此市面上現(xiàn)有的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)無(wú)法直接為一個(gè)完整的省級(jí)電力系統(tǒng)提供高精度定位服務(wù)。電力行業(yè)需要自行建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。

針對(duì)電力行業(yè)建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)，涉及到基準(zhǔn)站部署環(huán)境、基準(zhǔn)站長(zhǎng)期穩(wěn)定性、利用電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的延時(shí)、數(shù)據(jù)解算以及移動(dòng)站可靠性等問(wèn)題。上述問(wèn)題與測(cè)繪領(lǐng)域面臨的嚴(yán)重程度完全不同，應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)方案并不完全適用于電力行業(yè)。針對(duì)電力行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)和建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)就顯得十分必要[1-7]。

北斗系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)，具有較高的安全性。已有大量研究將北斗系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)。文獻(xiàn)[8]提出了一種單回不對(duì)稱線路分布參數(shù)測(cè)量方法，利用北斗系統(tǒng)同步時(shí)鐘保證兩側(cè)參數(shù)測(cè)量的同步性。文獻(xiàn)[9]利用北斗同步授時(shí)技術(shù)解決光纖差動(dòng)保護(hù)兩端電流的同步采樣問(wèn)題。文獻(xiàn)[10]將北斗定位技術(shù)應(yīng)用于輸電桿塔的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了輸電桿塔傾斜、沉降等狀況的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)預(yù)警，實(shí)踐應(yīng)用證明將北斗定位技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)可以提升電力系統(tǒng)運(yùn)維的自動(dòng)化水平。文獻(xiàn)[11]在導(dǎo)航定位衛(wèi)星地基增強(qiáng)高精度定位系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了面向智能電網(wǎng)建設(shè)的高精度定位增強(qiáng)服務(wù)體系，以滿足不同精度、不同場(chǎng)景下的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。文獻(xiàn)[12]對(duì)北斗高精定位地基增強(qiáng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的目的、技術(shù)組成、技術(shù)特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)體系和標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容要素等方面進(jìn)行了分析，對(duì)地基增強(qiáng)系統(tǒng)構(gòu)建起到指導(dǎo)性作用。文獻(xiàn)[13]對(duì)北斗差分定位技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)差分定位可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的形變量監(jiān)測(cè)，表明通過(guò)建設(shè)地基增強(qiáng)系統(tǒng)可以顯著提升北斗定位精度。文獻(xiàn)[14]通過(guò)對(duì)西北地區(qū)北斗衛(wèi)星定位精度進(jìn)行分析，表明衛(wèi)星導(dǎo)航精度與衛(wèi)星空間分布相關(guān)，不同地區(qū)的衛(wèi)星覆蓋密度不同，精度也不同。文獻(xiàn)[15]應(yīng)用載波相位差分技術(shù)對(duì)輸電桿塔基礎(chǔ)位移進(jìn)行定位，可以實(shí)現(xiàn)輸電桿塔基礎(chǔ)形變毫米級(jí)的定位精度。

本文在研究北斗地面基準(zhǔn)站的選址方案的基礎(chǔ)上，在廣東電網(wǎng)范圍內(nèi)選取65個(gè)位置，并進(jìn)行了地面增強(qiáng)基準(zhǔn)站建設(shè)；設(shè)計(jì)了以虛擬專有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)（virtual private dial network, VPDN）為核心的通信組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了北斗監(jiān)測(cè)終端采集信息的可靠上傳；通過(guò)高精度位移平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)能夠達(dá)到毫米級(jí)定位精度；基于本文建設(shè)的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)，開發(fā)了一套輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為輸電桿塔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的在線監(jiān)測(cè)提供了借鑒；以某110kV輸電桿塔為實(shí)施對(duì)象，驗(yàn)證了系統(tǒng)毫米級(jí)在線監(jiān)測(cè)精度，驗(yàn)證了建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。

1 北斗地面基準(zhǔn)站選址

基準(zhǔn)站位置需要滿足連續(xù)運(yùn)行、觀測(cè)環(huán)境要求。為便于設(shè)備維護(hù)，選址位置應(yīng)位于交通便利地帶，附近較近處有穩(wěn)定電源、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施較近。為便于點(diǎn)位長(zhǎng)期使用，基準(zhǔn)站選址應(yīng)未納入建設(shè)規(guī)劃，便于點(diǎn)位長(zhǎng)期保存與使用。

基準(zhǔn)站可選在交通便利、觀測(cè)環(huán)境安全僻靜的地帶。基準(zhǔn)站應(yīng)遠(yuǎn)離鐵路200m，公路100m以上。點(diǎn)位優(yōu)先選在地面，不宜選在建筑物上，便于水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。

基準(zhǔn)站選址的過(guò)程中還要考慮抗干擾問(wèn)題。對(duì)于基準(zhǔn)站而言，信號(hào)干擾可能有多種原因。干擾的強(qiáng)度主要與干擾源頻率、發(fā)射臺(tái)功率以及發(fā)射臺(tái)至干擾源的距離相關(guān)。改正這些影響沒(méi)有實(shí)際意義，唯一可行的方法是選點(diǎn)時(shí)仔細(xì)注意，盡量削弱電磁波的輻射干擾。應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射裝置、電視臺(tái)、微波站、通信基站和附近雷擊區(qū)，距離應(yīng)在300m以上；遠(yuǎn)離高壓輸電線路和微波、無(wú)線電信號(hào)傳輸通道，距離應(yīng)在150m以上。

多路徑誤差是定位測(cè)量中最為嚴(yán)重的誤差，取決于天線周圍的環(huán)境。多徑誤差一般為5cm，高反射環(huán)境下可達(dá)19cm。目前很難將多徑誤差和天線相位中心的變化區(qū)分開來(lái)，因此，在基準(zhǔn)站選點(diǎn)時(shí)需要通過(guò)一些措施來(lái)削弱多徑誤差。選擇地形開闊、沒(méi)有反射面的點(diǎn)位，點(diǎn)位周圍不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物體，如大面積玻璃墻、大型金屬?gòu)V告牌和大面積水域等。此外，要求點(diǎn)位視野開闊，并且在視場(chǎng)內(nèi)不宜有高度角大于10°的、成片的障礙物。

點(diǎn)位應(yīng)選在穩(wěn)定地質(zhì)塊體上，點(diǎn)位地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，避開地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定地區(qū)（如斷裂帶、易發(fā)生滑坡與沉陷等局部變形地區(qū)）和易受水淹或地下水位變化較大的地區(qū)，以便于長(zhǎng)期保存點(diǎn)位測(cè)量標(biāo)志。點(diǎn)位不應(yīng)設(shè)立在易發(fā)生滑坡、沉陷、隆起、潮濕或地下水位較高等地面局部變形的地點(diǎn)，也不應(yīng)設(shè)立在距鐵路200m，距公路100m內(nèi)或其他受劇烈振動(dòng)的地點(diǎn)。

實(shí)地采用北斗/全球定位系統(tǒng)（global positioning system, GPS）雙模雙頻接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)。以1s采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)記錄時(shí)間不少于連續(xù)24h。采用TEQC軟件分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)記錄得到觀測(cè)的數(shù)據(jù)導(dǎo)航定位衛(wèi)星跟蹤數(shù)量、通信信號(hào)信噪比、傳輸數(shù)據(jù)可用率等指標(biāo)進(jìn)行處理和分析。如果不能滿足相關(guān)規(guī)范的要求，應(yīng)進(jìn)行重新選址，并重新觀測(cè)。當(dāng)載波相位數(shù)據(jù)利用率小于80%時(shí)，應(yīng)變更站址。如果多路徑指標(biāo)MPl與MP2分別超過(guò)0.3和0.42，應(yīng)當(dāng)重新選址。

由于廣東電網(wǎng)地處低緯度地區(qū)，所以在參考站的分布設(shè)計(jì)中，相鄰參考站之間的距離以20～50km左右為較合適的距離控制。另外考慮到廣東電網(wǎng)各地區(qū)自然地理情況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及建設(shè)需求，按照這個(gè)參考站分布設(shè)計(jì)原則，選定65個(gè)站點(diǎn)。

圖1 北斗地面基準(zhǔn)站選址

根據(jù)測(cè)算，當(dāng)定位點(diǎn)所在區(qū)域的地面增強(qiáng)基站間距小于20～50km時(shí)，可以達(dá)到毫米級(jí)定位精度。按照上述方案對(duì)北斗定位增強(qiáng)基站進(jìn)行補(bǔ)充建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)廣東電網(wǎng)范圍內(nèi)毫米級(jí)北斗定位。

2 傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

傳輸網(wǎng)絡(luò)采用扁平化廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)。省級(jí)綜合處理中心作為核心節(jié)點(diǎn)，下聯(lián)地市級(jí)匯聚節(jié)點(diǎn)。各地市各基準(zhǔn)站通過(guò)多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（multi-service transport platform, MSTP）上聯(lián)至省級(jí)匯聚節(jié)點(diǎn)。省級(jí)匯聚區(qū)域采用兩臺(tái)三層交換機(jī)同時(shí)運(yùn)行，將基準(zhǔn)站的接入站點(diǎn)分組，單線分別接入到兩臺(tái)交換機(jī)上。

用T3或T4級(jí)別機(jī)房的機(jī)柜作為匯聚節(jié)點(diǎn)，放置一臺(tái)2U匯聚交換機(jī)設(shè)備，并部署一臺(tái)同型號(hào)交換機(jī)作為備份。將省內(nèi)站點(diǎn)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商MSTP 2M通信專線交叉匯聚到一個(gè)匯聚點(diǎn)，并通過(guò)兩條運(yùn)營(yíng)商通信專線 MSTP 10M連接到北京核心匯聚設(shè)備上。

衡量基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈路的指標(biāo)包括以下兩方面：

1）新構(gòu)建的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸所使用的數(shù)據(jù)鏈路通信線路應(yīng)能夠可靠、穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2）基準(zhǔn)站與系統(tǒng)控制中心站之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄W(wǎng)絡(luò)延時(shí)不應(yīng)超過(guò)500ms。

圖2 傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

廣東電網(wǎng)北斗衛(wèi)星地面增強(qiáng)系統(tǒng)通信組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸主要通過(guò)VPDN專有通信鏈路與有線鏈路進(jìn)行混合組網(wǎng)的方式。在條件成熟地區(qū)通過(guò)有線方式接入廣東電網(wǎng)信息內(nèi)網(wǎng)。在有線鏈路無(wú)法覆蓋地區(qū)，通過(guò)VPDN專有通信鏈路將基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

基準(zhǔn)站VPDN網(wǎng)絡(luò)租用高速寬帶IP網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上定位為IP優(yōu)化的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，以光纖作為主要的信息傳輸介質(zhì)，以IP為主要通信協(xié)議。主干層可以承載2.5Gbit/s帶寬，設(shè)備的無(wú)阻塞交換容量為80Gbit/s，具有足夠的能力來(lái)滿足高速端口間的無(wú)丟包線速交換。

各個(gè)基準(zhǔn)站分處各地，采用多協(xié)議標(biāo)簽交換（multi protocol label switching, MPLS）實(shí)現(xiàn)VPDN?；鶞?zhǔn)站、數(shù)據(jù)中心接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分別以10M/100M/ 1 000M寬帶速率接入。

基準(zhǔn)站與數(shù)據(jù)中心構(gòu)建一個(gè)環(huán)形的VPDN專用網(wǎng)絡(luò)?；鶞?zhǔn)站接入帶寬為512kbit/s，數(shù)據(jù)中心接入帶寬為2Mbit/s，網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以互相訪問(wèn)。數(shù)據(jù)中心配光纖分線盒、光纖收發(fā)器設(shè)備。光纖分線盒分出光纜的兩芯，一芯接入光纖收發(fā)器設(shè)備，另一芯作為系統(tǒng)擴(kuò)展備用。光纖收發(fā)器接入機(jī)房交換機(jī)設(shè)備?；鶞?zhǔn)站的接收機(jī)分配獨(dú)立的網(wǎng)際互連協(xié)議（internet protocol, IP）地址，通過(guò)路由器非對(duì)稱數(shù)字用戶線路（asymmetric digital subscriber line, ADSL）撥號(hào)的方式與VPDN網(wǎng)絡(luò)連接。數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配獨(dú)立的IP地址，通過(guò)交換機(jī)，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)管理由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一負(fù)責(zé)。

網(wǎng)絡(luò)安全方面，通過(guò)基于標(biāo)記交換的轉(zhuǎn)發(fā)，采用MPLS標(biāo)簽機(jī)制克服傳統(tǒng)路由技術(shù)上存在的地址欺騙隱患；MPLS VPDN的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（border gateway protocol, BGP）保證了用戶路由表和公網(wǎng)路由之間的有效隔離，客戶僅僅能接觸到自己的路由表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶信息安全。

用戶服務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)播網(wǎng)絡(luò)通過(guò)兩種方式向外界用戶發(fā)播數(shù)據(jù)，即以4G-APN方式向流動(dòng)用戶發(fā)播實(shí)時(shí)差分改正數(shù)據(jù)，并通過(guò)因特網(wǎng)（Isnternet）以超文本傳輸協(xié)議（hyper text transfer protocol, HTTP）服務(wù)形式向用戶提供事后下載基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的界面。

3 輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括感知層、數(shù)據(jù)傳輸層和應(yīng)用控制層。

感知層由傳感器構(gòu)成。在具體的應(yīng)用中包括了安裝在輸電桿塔上的北斗短報(bào)文傳輸傾角傳感器和北斗高精度定位傳感器，以及地面工作基站。

數(shù)據(jù)傳輸層為移動(dòng)4G-APN網(wǎng)絡(luò)，將導(dǎo)航衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)以10s一次上傳?；疽杂芯€專網(wǎng)接入，采用運(yùn)營(yíng)商專線，帶寬為10Mbit/s。

應(yīng)用控制層包括數(shù)據(jù)處理中心和可視化界面。數(shù)據(jù)處理中心的功能包括：①根據(jù)北斗傳感器定位信息和基站信息得到北斗高精定位信息；②綜合分析傳感器提供的信息，根據(jù)變化趨勢(shì)、變化量等數(shù)據(jù)為用戶提供預(yù)警信息?？梢暬缑鎸?shù)據(jù)中心得到的歷史/實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息以及告警信息呈現(xiàn)給用戶。

圖3 輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

輸電桿塔北斗監(jiān)測(cè)終端安裝方式如圖4所示。監(jiān)測(cè)終端包括北斗導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)天線、太陽(yáng)能電池板、控制箱和蓄電池箱。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)天線用于與導(dǎo)航衛(wèi)星之間的通信。太陽(yáng)能電池板。蓄電池箱主要用于安裝蓄電池。蓄電池用于對(duì)光伏組件出力的波動(dòng)性與間歇性能量供應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。控制箱安裝有數(shù)據(jù)處理終端、能量管理單元和通信單元。數(shù)據(jù)處理終端用于解算導(dǎo)航衛(wèi)星天線數(shù)據(jù)。能量管理單元用于管理太陽(yáng)能電池板與蓄電池，為測(cè)量終端提供能源。通信單元用于測(cè)量終端將數(shù)據(jù)接入數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

圖4 北斗監(jiān)測(cè)終端安裝

北斗監(jiān)測(cè)終端通過(guò)北斗定位天線實(shí)現(xiàn)桿塔傾角、位移監(jiān)測(cè)。北斗定位天線直接固定于桿塔本體上，其通過(guò)角鋼構(gòu)建的三角形支架突出桿塔本體，以便于接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)。另外，監(jiān)測(cè)終端與輸電線路帶電部分需要根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)，保持足夠的安全距離。

4 系統(tǒng)性能驗(yàn)證

選取某建筑物屋頂為天線基礎(chǔ)，對(duì)北斗高精定位系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試。本文選取的位置基礎(chǔ)穩(wěn)固，上方無(wú)遮擋物。北斗接收機(jī)天線距離地面10m左右，與輸電桿塔天線安裝位置接近，能夠有效模擬輸電桿塔北斗定位天線實(shí)際情況。

將北斗接收機(jī)天線安裝在高精度位移平臺(tái)上。高精度位移平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在3個(gè)坐標(biāo)軸上±12.5mm的位移。測(cè)量誤差小于3mm。性能驗(yàn)證裝置如圖5所示。

圖5 性能驗(yàn)證裝置

分別在3個(gè)坐標(biāo)軸方向上調(diào)整高精度位移平臺(tái)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。北斗高精定位系統(tǒng)水平方向上定位誤差為3mm±0.5ppm，垂直方向上定位誤差為5mm±0.5ppm。北斗高精定位系統(tǒng)可以達(dá)到毫米級(jí)的定位精度。

后臺(tái)毫米級(jí)定位數(shù)據(jù)測(cè)量頻率為每小時(shí)一次。不能實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量，難以滿足桿塔或?qū)Ь€風(fēng)擺定位的要求。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

某110kV線路桿塔位于丘陵地帶半山坡處。根據(jù)市政部門規(guī)劃，該桿塔東北方向50m處有道路施工作業(yè)，需要進(jìn)行隧道的開挖且伴隨爆破工作。桿塔地理位置圖如圖6所示。

圖6 桿塔地理位置

輸電桿塔位于丘陵地帶且降水量較大，施工作業(yè)有可能引發(fā)桿塔滑移與傾斜。輸電線路運(yùn)維單位將該桿塔作為重點(diǎn)管控對(duì)象，并為其配套了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。塔身和邊坡各設(shè)一個(gè)北斗高精度定位傳感器，用于監(jiān)測(cè)塔身和邊坡的位移、沉降趨勢(shì)。

北斗監(jiān)測(cè)終端測(cè)量數(shù)據(jù)如圖7所示。圖中3條曲線分別代表相互垂直的3個(gè)方向上的測(cè)量終端位移量數(shù)據(jù)。在應(yīng)用實(shí)例中，3個(gè)方向分別為垂直方向、垂直導(dǎo)線水平方向、平行導(dǎo)線水平方向。由于本系統(tǒng)測(cè)量精度為水平方向上定位誤差為3mm± 0.5ppm，垂直方向上定位誤差為5mm±0.5ppm，圖中數(shù)據(jù)變化的主要來(lái)源為測(cè)量誤差。根據(jù)北斗高精度定位傳感器得到的數(shù)據(jù)，輸電桿塔塔身及邊坡定位數(shù)據(jù)變化量小于5mm，塔身和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

圖7 北斗監(jiān)測(cè)終端測(cè)量數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

通過(guò)針對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)，可以解決邊遠(yuǎn)地區(qū)輸電桿塔難以實(shí)現(xiàn)北斗高精定位的問(wèn)題。通過(guò)優(yōu)化選址方案，可以實(shí)現(xiàn)地面基站長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，滿足連續(xù)觀測(cè)需求。通過(guò)VPDN專有通信鏈路與有線鏈路進(jìn)行混合組網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，并將電網(wǎng)公司內(nèi)網(wǎng)作為一種有線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際實(shí)現(xiàn)了可靠的信息交互。結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用，證明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)輸電桿塔毫米級(jí)的形變監(jiān)測(cè)。

本文基于廣東電網(wǎng)建設(shè)了北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)，對(duì)地面基準(zhǔn)站分布、通信組網(wǎng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)輸電桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)證了所建立的系統(tǒng)可以為電網(wǎng)提供毫米級(jí)的定位服務(wù)。本文提出的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)方法具有較大的參考意義。

[1] 倪識(shí)遠(yuǎn), 胡志堅(jiān), 傅晨宇. 單回不對(duì)稱輸電線路分布參數(shù)的測(cè)量方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2018, 33(5): 1086-1095.

[2] 張斌浩. 基于GNSS的地基增強(qiáng)系統(tǒng)完好性算法與應(yīng)用研究[D]. 沈陽(yáng): 沈陽(yáng)航空航天大學(xué), 2018.

[3] 郭四清, 張丁. 星基增強(qiáng)系統(tǒng)“中國(guó)精度”與CORS網(wǎng)的對(duì)比分析[J]. 地理空間信息, 2016, 14(5): 1-4.

[4] 李賀武, 吳茜, 徐恪, 等. 天地一體化網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2016, 34(14): 95-106.

[5] HUANG Zhi, YUAN Hong. An analysis of ionospheric grid model for satellite based augmentation system[J]. Journal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, 2007, 24(1): 44-50.

[6] LI Ran, CAO Yueling, HU Xiaogong, et al. Analysis of the wide area differential correction for BeiDou global satellite navigation system[J]. Research in Astronomy and Astrophysics, 2018, 18(11): 133.

[7] 黃永帥, 史俊波, 歐陽(yáng)晨皓, 等. 千尋北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)下的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)解碼及定位性能分析[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2017, 63(9): 11-14.

[8] 吳騫. 基于北斗的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)裝置[J]. 電氣技術(shù), 2015, 16(9): 64- 67.

[9] 陳丹. 基于北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)完好性算法的設(shè)計(jì)及仿真[D]. 西安: 西安電子科技大學(xué), 2016.

[10] 朱兵, 葉水勇, 邵名聲, 等. 基于北斗系統(tǒng)的桿塔在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 陜西電力, 2016, 44(4): 51-53, 59.

[11] 斯庭勇, 稂龍亞, 汪玉成, 等. 面向智能電網(wǎng)的天地一體化高精度增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2019, 17(8): 13-17.

[12] 麥綠波, 徐曉飛, 梁昫, 等. 北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建[J]. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化, 2016(21): 118-124.

[13] 肖玉鋼, 姜衛(wèi)平, 陳華, 等. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的毫米級(jí)精度變形監(jiān)測(cè)算法與實(shí)現(xiàn)[J]. 測(cè)繪學(xué)報(bào), 2016, 45(1): 16-21.

[14] 李勝. 北斗/GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在西北地區(qū)的定位精度分析[J]. 地理空間信息, 2016, 14(6): 12-14.

[15] 馮志強(qiáng), 胡丹暉, 姚堯, 等. 采用北斗精確定位技術(shù)監(jiān)測(cè)輸電線路桿塔基礎(chǔ)位移[J]. 湖北電力, 2017, 41(11): 15-19.

Construction scheme and application analysis of Beidou ground-based augmentation system in Guangdong power grid

JIAO Jiong CHEN Hongming

(Guangzhou Luoli Energy Technology Co., Ltd, Guangzhou 510000)

The existing Beidou ground reference station can not meet the positioning requirements of thepower transmission systemwhichlocates in remote areas. Therefore, it is necessary to build a ground-based augmentation system for the power system. Based on Guangdong power grid, this paper designs the Beidou foundation reinforcement system according to the power system demand. According to the requirements of observation, maintenance and networking, the ground reference stations are planned. The network transmission system is built by using the mixed networking of proprietary communication link and wired link. On this basis, the transmission tower on-line monitoring system is designed. Through the high-precision displacement platform to detect the positioning accuracy, it can provide millimeter level positioning service for the power grid. Through the practical application of the 110kV transmission tower, the availability of the system is verified. It provides a reference for the construction of Beidou foundation strengthening system.

Beidou positioning; ground-based augmentation system; power system; millimeter level positioning

2020-06-30

2020-07-29

焦 炯（1988—），男，廣東省廣州市人，工程師，主要研究方向?yàn)檩旊娤到y(tǒng)管理、電力系統(tǒng)信息管理。