北斗卫星系统在电力行业中的应用研究

北斗卫星系统在电力行业中的应用研究

夏达 ,谭珺 ,吴勇国

国网重庆市电力公司垫江供电分公司  408300

摘要：当前北斗卫星导航系统的各种模块也越来越齐全，因为其卓越的特点，已经在中国多个领域开展了广泛的使用。其中，北斗系统在电力行业服务中所形成的“北斗+电力”解决方案，使各种电网服务系统在实践运行的过程中相应的工作效率和质量都获得了大幅度的提升，因而有必要对其加以深入研究。本文通过北斗系统在实际运用时所具备的精确授时快、精准检测高等特点，全面阐述了北斗系统在典型电网服务中的实际运用情况。

关键词：北斗卫星系统；电力行业；应用

引言：

当前，智慧国家电网、特高温及超高压电网体系的建立，对电网系统时钟同步的精准度正由过去的微秒级逐步提高至纳秒级，所以需要给国家电网系统配置安全稳健的精密授时装置。因此建立电力物联网是国家电网公司的核心任务，而开发基于北斗操作系统的电网场景应用技术，是立足于中国军民融合国家战略和国家电网公司成长的需要，同时也是中国建立电力物联网体系的重大措施。针对北斗卫星信息系统在电力行业中的运用开展了系统分析与深入研究，并根据国家电网的现实服务需要积极探索了北斗系统在能源时空管控与信息安全、国际能源物联网建设以及国家电网运营管理中等领域的创新应用，为北斗技术应用产业化发展夯实了基础，并根据行业需求驱动北斗科技创新发展，进一步推动了北斗国际化进程。

一、北斗精密授时在电力系统中的应用

电力工业领域相比于其他领域来说，有着自己独特的技术优势。而动力系统在具体使用时，所具备的安全特性也有着自身安全有着十分紧密的关系。在电力系统的具体应用时，必须基于整个电网行业对实时化技术的严格要求，并通过积极有效的技术手段实现在传输网之间可以进行有效的时间同步工作，对电力产业转型的推进有着十分关键的作用[1]。而基于以上各方面原因的综合考虑，卫星授时控制系统主要以北斗技术为首，GPS技术为辅。而卫星授时系统在具体使用时，能够覆盖非常广阔的时间范围，同时其准确性也能够获得有效保证，授时的具体准确度可以达到20ns，从而能够为整个电网的稳定工作提供了有效的时钟资源。电网式北斗时间同步网是指由各电网的时钟同步网络通过相应的网络系统组合而成的。各个等级间的供电，利用有限的基准频率功能的有效作用可以实现全部供电进行的同步[2]。

二、北斗高精度检测在塔杆畸变测试中的运用

一般情况下，当杆塔或某些长度较大的电力设备受到各种原因的作用每周或每天连续向某一方位偏移或扭曲1~2cm，就会导致杆塔倒塌的结果。通过大量调查分析证实，由电力系统所造成的附加经济损失远大于由系统自身事故所带来经济损失的400倍。所以，为确保电力线路的输电质量获得有效保证，并全面降低线路维护作业在进行过程中所必须投入的经济成本，从而使杆塔在实际使用中，可能出现的沉降倾斜等安全隐患得以根本性的减少，就有必要根据供电线路的实际状况，在其相应的范围内和位置上建设好电网北斗杆塔形变监控体系，并针对杆塔的实际情况开展了二十四小时无差别监控。由于实时动态技术的合理运用，将能够使杆塔的准确度达到厘米级或者是微米级别。在某些地形崎岖天气不良的地方使用该方法，能够显著减少施工的实际工作难度，降低其劳动强度，使工作人员可以在最少的时间内熟悉输电塔的现场状况，并及时制定针对性的方法对其实施有效补救。从很大程度上减少损失，使输电线路的安全平稳运营获得有效保证[3]。

三、面临的问题

首先，虽然在当前对我国电力系统的信息服务开展的过程中，已大幅度应用了北斗网络所具备的授时能力，在国家电网的所有网站内部也都做到了及时同步。但是，因为所有网站都使用的是独立卫星的比对时间，所以整个电力系统的时间上仍然无法实现完全同步。电网系统在实际应用时，很有可能受到这一现象的影响而造成了时间孤岛问题，使得大量的电网系统信息都不能在同一个周期内对其实现高效的整合管理。其次，在北斗系统实际应用的过程中，也面临着相当程度的技术标准落后于实际应用水平的情况。由于北斗终端产品的技术配套，信息接口等都是由企业定制，所以目前没有统一系统的技术标准。

四、北斗系统在调度领域的应用

依托中国电力北斗精确定位服务网的地基增强站和授时单元，建立中国电网精确时空网，通过时间基础、授时系统和授时应用的三级或多点网络布局，能够为变电站、资讯中心设备用房、充电点、智能米轨和能源工业设备等的最终用户提供授时授频业务[4]。同时实现了调控中心和变电站监控、保护、安控等系统精确授时和时间同步的实时监控，并完成了变电站的全区域数据自主收集功能，有效提高了控制机构和变电站的安全性和自主控制水平，同时时间基础系统也具备了很强的时间自主保护功能，当非常时期的时频系统发生损坏时，中国电网自主时基础系统可以自主运行并保证及时提供标准时信息。系统的设计论证通过建立中国电网时钟频率系统，并建立全国统一的中国电网时钟标准，以解决目前全国各变电所时钟不统一的矛盾，同时形成全国统一的授时网，并通过卫星共视的方法，使全国各变电所的时钟同步在中国电网统一的时钟基础上。就这样，为了使全电网的时钟源与时钟源共同备份，从而形成全国集中统一的电力系统时钟同步制度，对全国各厂所、调度中心的时钟资源进行备份就十分必要。

五、北斗在设备运输中的应用

在国家电网公司重点物料运送环节，这些物料采取客户直送场地的物流方法，使用常规的车载GPS装置对司机工作状况实施监测，装配调试繁琐且缺少设备运送环节中对运送质量(如颠簸、倾覆等)的监测手段。目前，虽然国内的部分物流企业已开始运用如GPS和冲撞记录仪等技术手段，来监测重大件物料的移动位置并记录货物冲击状况，但还面临着监测方法较简单、实时性不高、信息集成规模较小等问题，且无法进行预警监测指挥与调度、大数据分析等业务，因此针对重点物料运输监测的信息化建设，尚有较大的发展空间。通过在运输车及变压器等运输箱上设置重要的物资监控设备，系统可以即时监控所运设备的运输参数、地理信息、环境参数等重要参数，并有效收集设备运输过程中的运输速度、加速度、倾角变化、氮气压力等重要数据，即时监控设备水平状况，并经编码生成报文后，再利用移动设备通讯信息，并根据设定的时钟间隔，及时发送至平台管理系统;具有冲击唤醒功能，在设备出现异常情况时会自动开启报警装置，有效设备的运送过程安全，实现对设备状况和运动轨迹的即时监控与风险警示;同时设备还采取了低效率设计，并内置了高效能电池，以实现远程运输供电的时效。

结束语

综上所述，通过对能源工业北斗时空服务体系的构建，将促进北斗技术和电力行业的深入结合，将初步建立北斗系统电力行业的生产服务体系，将打造北斗系统电力行业应用的样板。随着北斗技术在能源工业的大规模式广泛应用，将建立支撑生产、技术服务集成和运行服务的北斗上中下游生态圈，促进能源工业突破百亿规模的北斗应用，进而促进北斗产业化的高速发展。推进北斗技术在电网服务方面的广泛运用，将逐步形成北斗技术在全国电力行业的全面运用，确保电网空间数据、信号交流和授时授频业务的自主安全控制，提高电网信息系统抵御外部环境威胁能力和安全可信保护水平，有力维护电网的安全平稳运转和电能安全可靠供给，全力保障中国坚强的智慧电网发展。

参考文献

[1]王浩成,完颜绍澎,于佳. 北斗卫星系统在电力行业中的应用研究[J]. 山东电力技术,2021,48(7):8-12,30.

[2] 葛云涛,赵光俊,潘飚,等. 浅析北斗卫星导航系统在电力行业中的应用[J]. 科学与信息化,2021(10):7.

[3] 张洁,李兰心,宋磊. 北斗卫星导航系统在电力行业中的应用研究[J]. 科技创新与应用,2022,12(11):178-181.

[4] 吕雅婧,滕玲,邢亚,等. 北斗卫星导航系统在电力行业的应用现状[J]. 电力信息与通信技术,2019,17(8):70-74.