基于架空输配电线路设计中GPS的应用

杨晓曈

摘 要：GPS系统及其技术被广泛应用于国民生活的各个领域，发挥了非常重要的作用。架空输电线路作为国家建设的基本组成部分，在国民经济发展中发挥着重要作用同时也对研究供电线路具有促进作用。

关键词：GPS系统;架空输配电;设计应用

引言

在架空输配电线路设计过程中，传统的设计方法和手段工作效率和精度比较低，已经不能满足新时期的发展需要。全球定位系统及相关技术在架空输电线路设计中的应用，可实现架空输电线路全天候全面复盖和测量，并为架空输电线路设计提供准确的三维坐标系。这对研究架空输电线路和配电线路具有重要意义。在这一基础上，我国供电网发展较快，出现了更多的架空输配电线路，社会经济发展也为其提供了更大的发展机遇。

1GPS系统概念分析

GPS技术是一种结合了数据传输技术和载波相位技术的实时动态测量技术，实现cm级精度。GPS是实时动态定位，即实时动态技术，这是一种常用的基于载波相位观测的方法，可提供特定坐标系中的三维现场定位结果，现场实时精确的厘米级定位数据。GPS系统由用户设备的1部分组成，接收GPS卫星发出的信号，承担必要的定位和导航信息，通过数据分析和处理完成定位和导航任务;2地面制造系统，主要包括5个检测站、3个注射站和1个主站;3部分空间、几颗工作卫星和备用卫星。GPS定位系统如图1所示。

其技术原理是利用2个以上的GPS接收机同时接收5颗以上的卫星进行载波相位观测。其中一个接收机位于高级已知点（基准台站），在预设位置安装了GPS接收机，GPS卫星导航消息发送对所有可见卫星的连续观测，并通过设备发送观测、台站坐标、接收机运行状态和卫星跟踪状态通过各种复杂的操作和数据处理，计算出GPS接收设备在某一时刻到达GPS卫星的距离，计算出两者之间的距离时，可以通过接收卫星获得位置的空间坐标。流动站GPS接收机通过无线接收装置接收GPS卫星信号，从数据链路接收来自参考站的信息，并根据载波相位差分技术原理计算流动站的三维坐标及其实时精度，以实现高精度定位。

2 架空输配电线路设计的问题

经济社会的发展为架空输配电线路提供了更为广阔的发展空间，另一方面它也对架空输配电线路提出了新的要求和挑战。架空输配电线路作为电力系统中的一个重要组成部分，对于整个电网的供电至关重要。过去，架空输电线路设计主要采用传统的测量设备和记录方法，不仅提高了效率，而且在测量工作中引入了巨大的误差。因此，传统方法不再适合现代架空输电线路和配电线路的建设。具体现状和相关问题有以下几个方面：

2.1 测量设备

传统的用于架空线输配电线路测量工作的设备主要包括经纬仪、卷尺以及花杆等设备。 这些设备测量精度低、误差，不能满足现代架空输配电线路的设计需要。 具体缺点有： ①设备比较重。例如，由于经纬仪只能在测量工作中用于线性测量，因此需要移动角度测量装置，但由于其重量、运动问题以及放置工具所需的时间又长又费力。 ② 测量精度低。测量回路时，每次使用工具进行测量时都必须找到一个中心点，并且如果测量工具的位置在测量过程中略有变化，则结果可能与实际数据大不相同，测量精度可能会大大降低。因此，传统测量设备现阶段不再适应输电线路和配电线路的设计工作。

2.2 记录方式

传统的回路测量记录方法主要由工作人员手动记录。测量过程依赖于手动记录材料和关联的草图图面，该图面用于在测量完成后组织资料和文件图纸，以及使用电脑重新设计建筑图面。从上述过程看，这一工作过程中人为因素太多，严重影响了架空输电线路和配电线路设计的效果。

3外界环境影响

传统的勘测工作容易受到气候和地形等因素的影响。例如，由于地理条件有限，山区的测量更难使用，测量工具的正常使用也更困难。例如，在峡谷中，只能绕过或根据经验进行估计，这可能对测量数据的准确性产生更大的影响。同时，由于气候条件的影响，暴雨和强风等恶劣天气可能使测量工作无法顺利完成。因此，设计基于GPS系统的航空输配电线路势在必行。

4 GPS在架空输配电线路中的运用

GPS的基本原理是以高速卫星的瞬时位置作为已知的起始数据，然后利用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置。在架空输配电线路设计中，全球定位系统的具体应用主要包括以下步骤。

（1）根据场地地质环境，系统定位已明确安装。基准台站的电波和移动台站由于固定的基准台站而没有紧密连接。因此，为了获得准确的卫星信号，迫切需要对数据进行校正，以确保传输信号的质量，扩大天空中的可视区域，避免强电磁干扰来建设基准台站。

（2）在设计线路时，有关部门要仔细调查线路进行测量，整体分析方案是否具备可行性和经济性，方案明确后，合理定位线路，降低成本，避免投入大量劳动力。 在对测量线路进行加密的情況下，在手机控制网络的前提下，为了满足测量基准需要对加密控制点进行严格的测试，但是在测量线路项目的情况下，通过保证现有条件下相对水平高的已知控制点不多，来使用GPS系统测定加密控制点工作变得非常容易只有在待测区域内拥有超过 3个控制点就满足要求。

（3）一旦施工单位完成了第一次工作，线路必须在原有桩位的基础上重新测量，当然，原桩位在新设计后将在哪里，通过专业人员的GPS系统操作，利用接收单元获取卫星波数据，即可。

（4）穿越或穿越点线时，应使用辅助桩，在前后桩位增加定向桩，以补充一定数量的直线桩等。所有线桩点两端应收集坐标数据。设计手册应采用放样线的形式，并使用移动台实现方便的移动。然后根据设计数据准确找到桩位，并根据实际情况增加辅助桩。

（5）处理交叉障碍物时，使用吊装设备获取其特定范围和运动趋势，并根据设计标准明确安全区域收集障碍物的破点，计算出这部分数据，以明确是否要清除障碍物并获得拆除障碍物的具体范围。

（6）在特定用途中，输入行的名称可以在任何地方找到。例如，如果输入m个航路点，导航系统可以精确定位特定路线的位置信息，并且还可以结合系统制定的道路导航信息知道前方的距离，从而可以尽快确定m个航路点的位置。

5   GPS应用的效果

（1）获得测量位置的精确三维坐标，并提供高度精确的定位信息。相应的精度水平满足架空线路的要求。

（2）在不影響气候环境的情况下有大量卫星点分布均匀的同时也没有时间限制系统的全天候使用和不间断测量。

（3）使用该设备简单易行。一旦工作人员只需要设置发射参数以满足天线高度接收数据单元就可以进行独立测量和存储记录信息。

（4）通过最少的时间节省，相对动态操作只需几秒钟即可与系统配合的使用，即使静态放置需要很长时间，那也不能超过20分钟左右。同时要适当更新软件系统可以提高放置精度以及最大限度地缩短操作时间。

结语

简而言之，传统的设备和工作方法已经不能满足现代工作和架空配电线路设计的需要。在架空线路的具体设计中，全球定位系统具有很强的定位功能，不仅有助于数据提高测量精度，而且保证了测量操作的有效性，对改变架空线路的设计起着巨大的作用。避免了一些不必要的风险，可以充分满足实际设计需求。

参考文献

[1] 陈 磊，王建新 .GPS 在架空输配电线路设计中的应用 [J]. 硅谷， 2011（ 11 ）： 33～35.

[2] 杨红武 . 解析 GPS 在架空输配电线路设计中的应用 [J]. 中国新技术新产品， 2014 （ 19 ）： 44～47.

[3] Feng Feng. Analysis of GPS Application in Overhead Transmission and Distribution Line Design [J]. New Technologies and Products in China， 2014 （21）： 24 ～ 32.

[4] Ma Weijie. Research on Safe Operation and Maintenance System of Overhead Transmission Lines [J]. Shandong University， 2015（22）：89.