摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡稱“北斗系統(tǒng)”）作為中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，自運(yùn)行以來在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電力行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其現(xiàn)代化建設(shè)與運(yùn)行的高效性、穩(wěn)定性和精確性要求日益增長。該文旨在探討北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其潛在價(jià)值。首先簡述北斗系統(tǒng)的發(fā)展背景與技術(shù)特點(diǎn)，然后詳細(xì)分析北斗系統(tǒng)在電力工程勘測設(shè)計(jì)，電力工程項(xiàng)目施工，電力工程智慧運(yùn)維和電力系統(tǒng)智能調(diào)度方面的應(yīng)用，并在結(jié)語中討論北斗系統(tǒng)對電力行業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推動作用。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星系統(tǒng)；電力行業(yè)；應(yīng)用

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.08.057

中圖分類號：TM 7；TN 96" " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）08-0-03

The Application of Beidou Satellite Navigation System in the Power Industry

ZHANG Zongyi， PAN Jun， TIAN Xin， WANG Kai

（Carbon Neutrality Development Research Institute of CPECC， Beijing 100013， China）

Abstract： As a global satellite navigation system independently developed by China， the Beidou Navigation Satellite System （hereinafter referred to as the \"BDS\"） has been widely used in many fields since its operation. The power industry， as an important pillar of the national economy， requires increasing efficiency， stability， and accuracy in its modernization construction and operation. This paper aims to discuss the application status and potential value of the BDS in the power industry. Firstly， briefly described the development background and technical characteristics of the BDS， and then analyzed in detail the application of the BDS in power engineering survey and design， power engineering project construction， power engineering intelligent operation and power system intelligent scheduling. In the conclusion， the role of the BDS in promoting the modernization of the power industry was discussed.

Keywords： Beidou satellite system; electric-power industry; apply

0" "引言

隨著能源轉(zhuǎn)型和電力市場的開放，新型電力系統(tǒng)逐漸成為未來電力行業(yè)的發(fā)展趨勢，電力行業(yè)對于精準(zhǔn)、高效、安全、穩(wěn)定的時(shí)空信息的需求越來越高。作為我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是重大空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施。正逐漸融合周圍感知與采集、智能處理與控制等技術(shù)，成為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級、智能勘測規(guī)劃、數(shù)字化施工、城市信息模型（City Information Modeling，CIM）、建造信息模型（Building Information Modeling，BIM）等不可或缺的支撐基礎(chǔ)。因此，深入研究和探索北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，有助于為北斗發(fā)展提供更多應(yīng)用場景和實(shí)踐支持，同時(shí)也為電力行業(yè)發(fā)展提供更為可靠的技術(shù)保障。本文就北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用展開研究，旨在探索北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)發(fā)展中的價(jià)值與意義，為其在實(shí)際應(yīng)用中推廣提供可供借鑒的思路和參考方案。

1" "北斗系統(tǒng)概述

1.1 北斗系統(tǒng)發(fā)展背景

北斗系統(tǒng)是中國為減少對外部導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴，提高國家安全保障能力，推動國內(nèi)高新技術(shù)發(fā)展，特別是在如電力等關(guān)鍵領(lǐng)域的獨(dú)立控制能力，而自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自1994年啟動建設(shè)以來，經(jīng)過三個(gè)發(fā)展階段，北斗系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從區(qū)域到全球的服務(wù)能力躍升。

《2023中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，截至2022年底，已完成了超過2 000多座電力北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站的建設(shè)和部署。推廣各類北斗應(yīng)用終端超過50萬臺（套），為無人機(jī)自主巡檢、變電站機(jī)器人巡檢、桿塔監(jiān)測等業(yè)務(wù)應(yīng)用的智能設(shè)備提供可靠的、精準(zhǔn)的、穩(wěn)定的高精度位置服務(wù)。

1.2 北斗系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

北斗目前可提供定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文、國際搜救、區(qū)域短報(bào)文、精密單點(diǎn)定位、星級增強(qiáng)和地基增強(qiáng)等7項(xiàng)服務(wù)[1]。與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，北斗使用獨(dú)特的三頻信號，采用精度更高的原子鐘，配置了星間鏈路，使其具有定位精度高、信號穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。北斗系統(tǒng)應(yīng)用拓展能力強(qiáng)，可以與藍(lán)牙、Wi-Fi、5G、Zigbee等各種通信手段融合，在復(fù)雜地理環(huán)境下提供連續(xù)、穩(wěn)定的通信服務(wù)；可以與溫濕度傳感器、水位計(jì)、傾角傳感器等各種感知終端融合，實(shí)現(xiàn)天地互通永不失聯(lián)的遠(yuǎn)程監(jiān)測；可以與其他數(shù)據(jù)融合形成動態(tài)大數(shù)據(jù)，作為智能化信息服務(wù)的核心資源。北斗的這些技術(shù)特點(diǎn)可以提供更加泛在、更加智能的服務(wù)，使得北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用研究顯得尤為重要。

2" "北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)應(yīng)用的具體分析

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與電力行業(yè)結(jié)合有大量的應(yīng)用場景，形成了多種解決方案，在能源生產(chǎn)和電力企業(yè)管理中產(chǎn)生著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)在北斗+5G、短報(bào)文+授時(shí)+定位、智能工器具等方面都展開了廣泛的科研項(xiàng)目合作，形成了《電力系統(tǒng)時(shí)間同步基本規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，南網(wǎng)公司制定了《南方電網(wǎng)公司北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“十四五”應(yīng)用規(guī)劃》。中電工程中南電力設(shè)計(jì)院開展了“北斗系統(tǒng)及多星座聯(lián)合定位技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用”的科研探討，為北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了一些解決方案。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)（簡稱PNT）以及短報(bào)文通信等服務(wù)，廣泛應(yīng)用于能源電力領(lǐng)域內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)、調(diào)度與運(yùn)營等環(huán)節(jié)?；诒倍?GNSS的控制測量、施工動態(tài)監(jiān)理等智慧施工體系已成為發(fā)電廠、變電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要技術(shù)方法，也是調(diào)度運(yùn)營期間大型構(gòu)造物變形以及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、資產(chǎn)和人員調(diào)度指揮、時(shí)頻高效同步、基礎(chǔ)設(shè)施巡檢等運(yùn)維保障的重要依托。

2.1 電力工程勘測設(shè)計(jì)

電力工程勘測設(shè)計(jì)對北斗的主要需求是支撐測量，一般通過北斗衛(wèi)星偽距測量或載波相位測量的方式實(shí)現(xiàn)。結(jié)合3S集成技術(shù)，形成完整測量系統(tǒng)，應(yīng)用于工程定位、測量距離、平面控制測量、水準(zhǔn)測量、地形測量、沉降觀測等工程環(huán)節(jié)。操作簡便、測量精度高、測繪效率高。同時(shí)，利用北斗特有的短報(bào)文功能，還可以輔助電力勘測實(shí)現(xiàn)野外具體坐標(biāo)、圖片等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳，遠(yuǎn)程監(jiān)測野外工作人員安全等。

隨著無人機(jī)等現(xiàn)代化裝備的廣泛應(yīng)用，北斗系統(tǒng)在提高電力勘測設(shè)計(jì)工作效率與準(zhǔn)確性方面的潛力更加明顯。無人機(jī)搭載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在預(yù)設(shè)的測量路線上自主飛行，通過高清攝像頭、激光雷達(dá)等對測量場地進(jìn)行拍照或視頻錄制采集，再通過數(shù)據(jù)處理，得到所需要的攝站坐標(biāo)結(jié)果。

2.2 電力工程項(xiàng)目施工

傳統(tǒng)的電力工程建設(shè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，施工過程中往往存在著施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、可溯源數(shù)據(jù)少、質(zhì)量管控難、人力和材料成本高等問題。隨著北斗在電力工程項(xiàng)目施工中的應(yīng)用，智慧工地管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

可以基于北斗形成工程BIM模型，準(zhǔn)確進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)、施工模擬、可視化交底、節(jié)點(diǎn)分析、綜合管線碰撞檢測等過程。可以使用北斗測量設(shè)備進(jìn)行設(shè)備支架及其他測量；灌注樁測量放線、基礎(chǔ)標(biāo)高控制、設(shè)備支架組測量控制、建/構(gòu)筑物測量、沉降觀測等?？梢赃M(jìn)行利用北斗系統(tǒng)結(jié)合施工機(jī)械實(shí)現(xiàn)樁基引導(dǎo)、挖掘機(jī)引導(dǎo)、壓實(shí)系統(tǒng)管理等數(shù)字化施工管理。還可以依托北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，開發(fā)機(jī)械車輛監(jiān)管與調(diào)度系統(tǒng)、物資設(shè)備監(jiān)管與調(diào)度系統(tǒng)、施工風(fēng)險(xiǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)等等。有效提升施工組織、施工管理、施工現(xiàn)場的工作效率，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)采集與可溯源，及時(shí)發(fā)展安全隱患、增加質(zhì)量管理手段。

2.3 電力工程智慧運(yùn)維

（1）電力資產(chǎn)管理的精細(xì)化。電力資產(chǎn)的管理精細(xì)化是提升電力系統(tǒng)效率和降低運(yùn)營成本的關(guān)鍵。北斗系統(tǒng)憑借其高精度定位數(shù)據(jù)，為電力資產(chǎn)的管理提供了有力支持。利用北斗系統(tǒng)，可以對變電站、輸電線路和配電網(wǎng)等關(guān)鍵資產(chǎn)進(jìn)行精確的位置標(biāo)定，還可以對塔桿傾斜、線路舞動、地質(zhì)位移等情況實(shí)時(shí)監(jiān)測[2]，這不僅有助于資源的優(yōu)化配置，還能提高資產(chǎn)的使用效率和維護(hù)管理的精度。通過精準(zhǔn)定位和姿態(tài)監(jiān)測，電力運(yùn)維企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和狀態(tài)評估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而有效延長資產(chǎn)的使用壽命，減少不必要的維護(hù)成本。

（2）電力巡檢的自動化。傳統(tǒng)的巡檢方式存在效率低下、準(zhǔn)確性差等問題，尤其在惡劣天氣或地理環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，人工巡檢面臨著巨大挑戰(zhàn)。北斗系統(tǒng)的高精度定位功能，為電力巡檢提供了精確的位置信息，使得巡檢工作能夠?qū)崿F(xiàn)路徑的優(yōu)化與實(shí)時(shí)監(jiān)控。在巡檢路線規(guī)劃方面，通過對電力線路進(jìn)行精確定位，巡檢人員可以依托北斗系統(tǒng)規(guī)劃出最短或最優(yōu)的巡檢路徑，不僅縮短了巡檢所需時(shí)間，還減少了工作人員的勞動強(qiáng)度。巡檢過程中，巡檢人員攜帶北斗終端設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的精確定位和巡檢數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，減少了人工巡檢的工作量和成本，提高了巡檢的效率。管理中心也能夠?qū)崟r(shí)掌握每個(gè)巡檢點(diǎn)的進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整巡檢任務(wù)或人員配置，確保巡檢工作的高效進(jìn)行。近年來，無人機(jī)搭配北斗的巡檢模式興起，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行無人機(jī)精確路徑全自助巡檢，極大的提到的電力巡檢的自動化、精準(zhǔn)化和智能化水平[3]。

（3）電力故障應(yīng)對的高效化。故障檢測和排查是確保供電連續(xù)性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要迅速確定故障位置，以快速響應(yīng)和解決問題?？苫诒倍返膶?dǎo)航定位功能研制故障自動定位系統(tǒng)，在發(fā)生電力故障時(shí)，快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，及時(shí)查找線路故障原因。與此同時(shí)，北斗的短報(bào)文通信功能允許這些位置信息及故障數(shù)據(jù)在無網(wǎng)絡(luò)覆蓋或通信受限的條件下也能迅速發(fā)送至調(diào)度中心或現(xiàn)場應(yīng)急團(tuán)隊(duì)。使得調(diào)度中心能夠及時(shí)做出反應(yīng)，調(diào)配資源，優(yōu)先處理影響最大的故障。同時(shí)，配合先進(jìn)的分析工具和故障定位技術(shù)，北斗系統(tǒng)可幫助工程師快速識別故障原因，大幅縮短了故障診斷的時(shí)間。利用北斗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電力故障的高精度定位、雙向通信、實(shí)時(shí)監(jiān)控指揮，與快速應(yīng)急搶修。

2.4 電力系統(tǒng)智能調(diào)度

我國的電力系統(tǒng)運(yùn)行中，存在著海量的不同類型的區(qū)域子系統(tǒng)，各個(gè)終端業(yè)務(wù)類型不同，分布十分廣泛，且每個(gè)子系統(tǒng)之間相對獨(dú)立。為了保證各類數(shù)據(jù)源擁有時(shí)間同步性，可分析可處理，保證電力系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)一致性，需要高精度的時(shí)間基準(zhǔn)[4]。包括線路行波故障測距裝置、同步相量測量裝置、電子式互感器的合并單元、功角測量系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置安全自動裝置、饋線終端裝置（FTU）、變壓器終端裝置（TTU）、配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)、故障錄波器等都需要毫秒甚至納秒級的時(shí)間精度。北斗系統(tǒng)可以為暫態(tài)、動態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集和電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析提供理論精度20 ns的時(shí)間同步服務(wù)[5]。并且，北斗系統(tǒng)結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）以及各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，還可以為電網(wǎng)調(diào)度提供實(shí)時(shí)、高精度的位置服務(wù)。使得調(diào)度中心能夠?qū)崟r(shí)掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并做出快速準(zhǔn)確的調(diào)度決策。不僅提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了對各種突發(fā)事件的響應(yīng)能力，優(yōu)化了資源配置，提升了整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)質(zhì)量。

3" "結(jié)束語

2022年，國家發(fā)展和改革委員會、能源局聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，提出將推進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在能源行業(yè)的應(yīng)用，以提升能源網(wǎng)絡(luò)安全管控水平。國家“十四五”規(guī)劃也提出運(yùn)用北斗加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)隱患治理和應(yīng)急管控，加快推進(jìn)北斗時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用及智能化運(yùn)營體系工程建設(shè)，推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)電力北斗綜合服務(wù)平臺建設(shè)和終端應(yīng)用試點(diǎn)的具體目標(biāo)。到2022年底，國網(wǎng)公司已建成1 200多座電力北斗基站，具備了在我國全域提供北斗服務(wù)的能力[6]。北斗短報(bào)文通信在電力行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了營銷輸電、配電等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息和控制指令安全傳輸，電力通信業(yè)務(wù)的覆蓋范圍100%；北斗導(dǎo)航定位實(shí)現(xiàn)了電力工程測量，塔桿、線路等高精度監(jiān)測，精度達(dá)到毫米級；北斗+賦能電力工程施工和巡檢，推動其數(shù)字化、自動化轉(zhuǎn)型。下一步，將構(gòu)建起覆蓋全行業(yè)全網(wǎng)的通導(dǎo)遙一體化運(yùn)營服務(wù)體系，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供高精度時(shí)空信息支撐。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與研究的深入，北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用場景將更加豐富多樣，為電力行業(yè)的智能化、綠色化、安全化發(fā)展提供更大的支撐力量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張宗藝（1990—），女，漢族，黑龍江伊春人，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)槟茉措娏σ?guī)劃、碳達(dá)峰碳中和政策咨詢。

潘" " 軍（1966—），男，漢族，山西運(yùn)城人，正高級工程師，碩士，研究方向?yàn)槟茉措娏σ?guī)劃、碳達(dá)峰碳中和政策咨詢。

田" "昕（1984—），男，漢族，湖南株洲人，正高級工程師，碩士，研究方向?yàn)槟茉措娏σ?guī)劃、碳達(dá)峰碳中和政策咨詢。

王" "凱（1983—），男，漢族，陜西西安人，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)榧夹g(shù)經(jīng)濟(jì)、能源電力規(guī)劃、碳達(dá)峰碳中和政策咨詢。