北斗卫星在山西电力测绘中的应用

北斗卫星在山西电力测绘中的应用

陈卫

太原龙为电子科技有限公司 030006

摘要：中国公布北斗系统以来服务世界，和美国卫星定位系统、俄罗斯glonass、欧盟伽利略已成为欧盟卫星导航联合国确定的四大供应商。电网是关系国计民生的重要基础设施，是电力传输的枢纽，在供给侧和需求侧、设备端和管理端都具有非常明显的时空特征。因此，北斗+电力，是支撑国家“双碳”目标，助推实现国家电网数字化转型发展的必要时空技术。
关键词：北斗卫星  导航系统  电力测绘   应用

近年来我国电力系统技术得到飞速发展，在电力营运系统中发电厂的调度、自动化系统、变电站综自系统、微机继电保护装置、故障录波装置等应用都在统一的时间基准上运行。通过北斗卫星导航系统结合自动化运行设备的实时测量功能，就能实现对线路故障的检测、对相量以及功角动态监测，从而提高在电网事故中分析与判断故障的准确率。在移动信号不能覆盖的地方北斗卫星导航系统对电力测绘应用方面也发挥着重要的作用。

1. 北斗卫星导航系统概述

我国北斗卫星导航系统是我国正在实施的独立运行、自主研发的全球卫星导航系统。主要由空间端、地面端以及用户端构成，其中北斗卫星导航系统的空间端由5颗静止轨道卫星以及30颗非静止轨道卫星构成，其地面端由主控站、注入站与监测站等很多个地面站组成，其中北斗用户终端和GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO等卫星导航系统兼容的终端组成了用户端。可以在全球范围内实现全天候、全天时为各类用户提供定位、导航、授时高质量服务，同时具备短报文通信能力，已在区域导航、定位以及授时能力发面发挥着其作用，北斗卫星导航系统定位精度达10米，测速精度为0.2米/秒，授时精度为10纳秒。北斗卫星导航系统在2012年12月27日公布了，其空间信号接口控制文件正式版1.0，从此正式对亚太地区的无源定位、导航和授时服务提供服务。在2013年12月27日我国分别发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件[1]。2014年11月23日，我国北斗卫星导航系统已获得聊了国际海事组织的认可。2017年11月5日19时45分在我国西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭实现“一箭双星”成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。北斗卫星导航系将是我国通讯领域的一大亮点，我为我国各领域提供更多服务。

2.北斗卫星导航系统组成与原理
  2.1北斗卫星导航系统组成。我国北斗卫星导航系统主要由空间端、用户端和地面端构成。空间端为5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。用户端由北斗卫星用户端与俄罗斯的GLONASS、美国GPS以及欧盟的伽利略系统等其它卫星导航系统组成。其中主控站、监测站和注入站等地面站构成了地面端。当前，我国逐步扩展全球卫星导航系统，其系统组网已经成功建立。
  2.2北斗卫星导航系统工作原理。当地面端核心控制系统向Ⅰ号和Ⅱ号卫星同时发出信号后，通过卫星转发器对服务区范围内所有的用户进行信号的广播，而终端用户向其中一颗卫星发出询问信号，并向其它两颗卫星发出回应的信号，而信号通过卫星转发器又回到核心控制系统。通过核心控制系统对终端用户发回的信号进行接受、解调和信息数据处理。如果是定位申请，则核心控制系统通过测算出申请用户的三维坐标，通过坐标点加密处理后，再由出站信号传送给申请的用户。
  3.北斗卫星导航系统的优点
  我国的北斗卫星导航系统与美国GPS、俄罗斯的GLONASS系统相比，其优点凸显在短信服务功能和导航可以有效结合，具有全天候的急速定位与通讯功能，通信盲区极少，其精度与GPS不分上下。并且为全世界提供免费的服务均为，用户数量没有限制的提供无源定位和授时服务，并且GPS兼容。更多的优点还表现在在对集团用户大规模范围管理与监控、无依托地区的数据采集、应用传输方面能够发挥重要的作用。北斗卫星导航系统还具备自助系统，具有高强度的加密设计具有高度安全系数，在关键部门的使用较为适合。我国北斗卫星导航系统主要有两种方式即开放服务和授权服务，其中开放服务定位精度可达10米，测速精度可达0.2m/s，授时精度可达10ns。对要求高精度、高可靠性的卫星导航用户则使用授权服务，提供的服务有测速、定位授时以及通信服务，可以保证用户信息的绝对完整性[2]。我国北斗卫星导航系统能够效解决何人、何地、何时的问题在未来诸多领域应用广泛。
  4.北斗卫星导航系统及在山西电力测绘中的应用
卫星通讯在人的生活中有着十分重要的作用，应用于各行各业，其中在电力测绘中的应用也十分明显。电力北斗精准服务网地基增强系统建成后，将提供电力业务需求为主、其他行业应用为辅的实时厘米级以及事后毫米级精度的定位导航服务，并提供纳秒级授时服务，为电力“发、输、变、配、用”各个环节业务提供先进高效的时空信息化支撑。

我国电力工业是国家能源安全、国民经济命脉，山西省作为我国的能源大省，且多山多丘陵，北斗在山西应用的好坏直接影响到十四五整体战略规划。北斗卫星导航系统被称为中国版GPS”，它结束了我国在电力线路设计勘测方面完全倚赖GPS全球定位系统的历史。近年来我国智能电网的发展迅速，导航系统在电力线路设计勘测中的应用将更为广泛和重要。北斗卫星系统是我国自主研制的区域性卫星导航定位和通信系统，具有首次定位快、无通讯盲区、保密性强等特点。电力线路设计测量在利用北斗卫星导航系统时，可以保证国家电力安全和国家安全。解决了山区环境交通不便、山高林密、通讯不畅及维修困难等问题。并且，北斗卫星导航系统具备发120字以内的短报文，支持多用户发送处理以每秒200名用户同时发出通信需求[3]。在电力线路测绘方面能保障电力线路设计测绘数据进行双备份，北斗卫星导航系统工作中不会受到噪声的影响；在数据传输方面以31.25Kbps的时速,以15.625Kbps的速度出、入站，并且北斗导航卫星系统的终端设备功耗非常小，这在山区区域有很大作用。在山区地区进行电力线路设计勘测，通过北斗卫星通信导航系统作为通信通道，可以有效地解决因山区山高林密，通信不畅，交通不便，维护困难的问题[4]。在抗震救灾中，没有信号可以通过北斗发送短报文把灾区的情况送出去有效解决了实际问题充分发挥了北斗卫星导航系统的重要作用。
  小结：我国电力系统内部各送端、受端的分布广泛且不集中，实现实时时钟同步、全网时间统一，是电力系统要达到的目标。通过北斗导航系统授时的高精度就能解决。这在电力系统检测于测量中有着很高的利用价值。我国山区较多，北斗导航系统的研发与利用对电力线路测绘方面也有着深远的影响和重大意义。
参考文献
[1]毛敏.GPS卫星定位系统简介[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2010,(01):132-135.
[2]高翔.北斗卫星导航系统在测绘中的应用[J].工程技术:全文版,2016(9):00328-00328.
[3]王笋.电力系统时钟同步技术分析[J].中国新技术新产品（工业技术）,2013,11:125-126.
[4]周渭,王海.时频测控技术的发展[J].时间频率学报,2003,26.2:87-95.