北斗卫星导航技术在电力行业中的应用

杨鹏 潘啟聪

【摘要】 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。目前已经初步具备在中国及临近区域进行导航、定位和授时服务的能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。可将北斗导航/数据通信技术应用在在电力移动现场作业中。

【关键字】 北斗卫星应用 短报文 电力移动作业

一、研究背景

在电力现场作业过程中，为了进行作业过程的监督、作业成本的核算、作业及时性反馈和作业质量的提升，需要对作业的整个过程进行跟踪、信息交互和分析，比如作业步骤的时间、作业实时情况、作业的规范性、作业的进度、重大作业中不同地区之间人员的协作交流等，而现有终端设备的数据传输方式是通过无线网络（3G/GPRS）进行传输的，无线网络通讯在有些地理环境下，或者自然灾害发生时无法传输数据。有些情况下，比如高空、风雨雷电天气等；都会对网络信号产生影响，使信号偏弱或无信号，使终端无法和后台进行数据传输，影响正常的电力作业。因此，需要考虑使用北斗卫星导航通信方式弥补无线网络通信条件限制问题。

二、北斗导航技术在电力行业中的应用

2.1增加北斗信道提高息传输的可靠性

目前在电力现场作业过程中，现场作业人员使用PDA+无线网络（3G/GPRS）与供电管理部门进行通讯，通过无线网络进行任务数据的传输。同时PDA中内置GPS模块，实现对自身位置的定位及本地导航应用。在需要时，PDA定位数据可随业务数据一起，通过无线网络传回后台，实现后台对PDA位置的监视。

但PDA与后台系统的数据传输全部依赖无线网络。一旦出现网络故障、欠费，或者进入到无线网络未覆盖的地区，则PDA与后台的通信过程将中断，失去对PDA位置的掌控以及PDA间信息的传递，从而对现场作业造成安全隐患。所以在PDA中使用北斗短报文通信系统进行数据传输，并与现有无线网络传输相结合，可解决在无线通讯盲区情况下，现场作业的安全、可控。

2.2北斗精密授时功能在电力系统中的应用

目前电力系统内部各送端、受端的分布广泛而分散，自动化装置内部都带有实时时钟，其固有误差难以避免，随着运行时间的增加，积累误差会越来越大，会失去正确的时间计量作用。如何实现实时时钟能够的时间同步，达到全网的时间统一，一直是电力系统追求的目标。若在各端安装一台北斗授时机，则北斗授时机的高精度就能保证各地时间信号与UTC的相对误差都不超过20～100ns。这种卫星覆盖范围内的高精度时间同步在电力系统检测和测量中具有极高的利用价值。

2.3北斗定位搜索功能在电力系统中的应用

现阶段国内电力企业主要依赖全球卫星定位系统GPS定位技术，但GPS受美国限制，且GPS是免费使用，因此可靠性低，自主性差。为了满足电力生产业务及管理业务等方面对基于位置信息服务的需求，可以采用北斗定位功能，北斗系统定位功能总体上与GPS相当，水平精度100米（1σ），设立标校站之后为20米（类似差分状态），工作频率：2491.75MHz。在现场作业地点导航、作业轨迹查询等方面可做很好的应用。

2.4北斗短报文功能在电力系统中的应用

北斗卫星的短报文通信功能是美国GPS和俄罗斯GLONASS都不具备的特殊功能，是全球首个在定位、授时之外具备报文通信为一体的卫星导航系统。北斗卫星短报文通信具有用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能。电力资产绝大部分分布在户外，对电力资产的作业成为电力企业的主要工作内容，当对山区、高空等信号较弱的地方进行作业时，则可利用北斗短报文进行信息的传输。

其功能特点如下：

1）通过北斗系统的主动定位功能，指挥人員能够在指挥中心直接监控终端及作业人员，对其进行定位，确定其所处位置。

2）通过北斗短报文服务，可以弥补在现有通信网络不能覆盖的地区，实现与现场作业人员的信息交互，尤其是在紧急情况下，如野外山区、地震灾害抢险时。

3）基于北斗短报文服务，通过在电力现场作业时，无需使用无线通讯网络，达到智能终端广播通知和相互间通信，实现了基于电力任务的联动和防护。

三、结束语

本文通过对北斗导航系统的研究梳理了北斗导航功能在电力业务中的应用，并与当前现场作业相结合，探讨了在信号可靠性及无线通讯盲区情况下，现场作业的安全和信息的及时性；为电力行业现场作业的安全、可控提供了保障。