淺析GPS技術(shù)在電力工程測量中的應(yīng)用

王伯濤

[摘 要]GPS技術(shù)的應(yīng)用，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面還能起到很好的經(jīng)濟和社會效益。為此本文對這一技術(shù)的應(yīng)用做了詳細(xì)的闡述。

[關(guān)鍵詞]GPS；電力工程測量；應(yīng)用

我國電力系統(tǒng)自動化程度不斷提高，不僅極大改善了電網(wǎng)的穩(wěn)定性能，也促使供電質(zhì)量更為安全可靠，這無疑得益于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，其中GPS技術(shù)憑借其高精度的定位導(dǎo)航和授時服務(wù)，為電力自動化的實現(xiàn)提供了標(biāo)準(zhǔn)而統(tǒng)一的時間，故被廣泛應(yīng)用，可見GPS技術(shù)對電力自動化的影響不容小覷，值得推廣應(yīng)用。

一、GPS相關(guān)理論概述

全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個以衛(wèi)星為基礎(chǔ)，可為地面提供適時導(dǎo)航、定時、定位等功能，且這種功能具備著全球性、全天候、持續(xù)性及其適時性特點，能為用戶提供出一個精確的速度及其時間坐標(biāo)等信息的三維空間的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)主要包括三部分：①空間部分即衛(wèi)星星座，由24顆衛(wèi)星組成，每6個星座組成一個軌道平面，整個衛(wèi)星系統(tǒng)一共分成4個軌道平面，軌道與軌道間為55°夾角，這樣人們在地球上的任何地方都可看到由4顆以上星組成的軌道平面，從而獲取相關(guān)的信息。②地面控制部分也就是監(jiān)控系統(tǒng)，主要功能是收集傳送和處理衛(wèi)星接收來的信息。③用戶接收部分也就是全球定位接收機。接收收主要用于捕捉衛(wèi)星信號，并跟蹤衛(wèi)星運行，解調(diào)其參數(shù)。伴隨科技進(jìn)步衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的使用領(lǐng)域和范圍不斷拓展，技術(shù)含量不斷提高，全球定位系統(tǒng)在電力線路勘測中有著重要作用，已成為一種重要的測量手段。

二、工作原理

無論是電網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展，還是電力自動化需要，均對電網(wǎng)時間的覆蓋范圍和精確性提出了更高的要求，這也反映出原有的實時監(jiān)控系統(tǒng)已難以適應(yīng)當(dāng)下電力工作要求，故在此背景下，電力自動化發(fā)展需要系統(tǒng)時鐘的精確統(tǒng)一；電力調(diào)度人員則希望調(diào)度中心與電站時鐘精的確統(tǒng)一；電力系統(tǒng)負(fù)荷管理、頻率監(jiān)測、故障定位、事件記錄、運行報表統(tǒng)計等需要時鐘的精確統(tǒng)一；就連繼電保護(hù)動作的先后順序也需要時鐘的精確統(tǒng)一，而這些均與電力自動化息息相關(guān)，由此可知，GPS技術(shù)在電力自動化中的應(yīng)用是大勢所趨。

根據(jù)電力自動化不同場合對數(shù)據(jù)同時性精度的要求，如故障定位的時間精度為0.5μs，自適應(yīng)繼電保護(hù)的時間精度為5μs等，分別對WWV、WWVB、OMEGA、GOES、GPS、光纖傳輸、數(shù)字微波等同步時鐘信號源的誤差進(jìn)行了測試和比較，事實證明，GPS技術(shù)是實現(xiàn)電力自動化時鐘統(tǒng)一的最佳選擇，當(dāng)GPS接收機收到衛(wèi)星信號后會將分別輸出相應(yīng)的頻率、PPS秒脈沖、時間碼等，然后GPS時鐘經(jīng)由串口向計算機傳遞時間信息，隨后在接收軟件的作用下對計算機時間進(jìn)行實時修改，此時計算機會借助總線將時間信息分別發(fā)送至繼電保護(hù)及其他自動化裝置，并同時向其傳輸PPS脈沖，最后自動化裝置會將時間寫入對應(yīng)的時間芯片中用于更新時間，以此實現(xiàn)GPS同步授時服務(wù)。

三、GPS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

GPS技術(shù)在電力工程的應(yīng)用可以追朔到上世紀(jì)九十年代初期，隨著GPS技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，電力工程的勘測設(shè)計水平的科技化水平也越來越高，科技的應(yīng)用促進(jìn)了勘測技術(shù)的不斷發(fā)展，而測量技術(shù)手段和GPS儀器設(shè)備的不斷更新及突破使得電力工程的勘測也能夠及時的實現(xiàn)技術(shù)更新。采用定位技術(shù)的RTK技術(shù)實現(xiàn)了定位技術(shù)領(lǐng)域的突破，這一技術(shù)在電力工程中的運用實現(xiàn)了線路航測的大規(guī)模路徑測量，還能實現(xiàn)放樣塔基的實時動態(tài)檢測，通過程序的簡化，節(jié)省了人力物力，實現(xiàn)了勞動效率的提高。這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對輸電線路的野外終勘，有效的淘汰了圖解控制等技術(shù)手段；在廠站的測量工作中，為了實現(xiàn)各級控制點坐標(biāo)的高精度測定，就可以運用GPS新技術(shù)，這一技術(shù)能夠依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點來實現(xiàn)地形點及地物點的測量，在測定中有時候甚至可以進(jìn)行各級控制點的布設(shè)就能實現(xiàn)高精度的測定。利用測圖軟件系統(tǒng)，能夠充分的利用計算機來實現(xiàn)野外繪圖的一次性完成，還能進(jìn)行各種比例圖件的打印。

四、GPS精密單點定位在電力工程測量中的實際應(yīng)用

電力施工是一項非常復(fù)雜的工程，施工涉及的范圍十分廣，包括發(fā)電廠的施工、變電站的施工和輸電線路的施工，這些主體工程在施工之前，一定要對電力工程進(jìn)行測量。這樣才可以確保電力工程建設(shè)項目的順利進(jìn)行。下面就對GPS精密單點定位在不同電力工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行具體的分析：

1.GPS精密單點定位在輸電線路工程測量中的應(yīng)用。在輸電線路的施工中，尤其是對一些特高輸電線路的施工，施工的時候需要完成其航外工作。主要任務(wù)是對輸電線路的初設(shè)路徑進(jìn)行測量，然后相應(yīng)的對航測的成果進(jìn)行外控。在這一過程中，確定國家等級的控制點是很重要工作。當(dāng)然，尋找國家等級的控制點也是很有難度一項工作，由于早期建立的一些國家等級的控制點會受很多因素的限制和制約，其精度不高，且在長時間使用中有的已經(jīng)被破壞，有的僅存的控制點地理位置又比較偏僻，難以到達(dá)。這就增加了國家等級的控制點的尋找難度，導(dǎo)致測量人員的勞動強度增加。所以，一定要采用更加先進(jìn)的GPS精密單點定位測量技術(shù)，并通過該技術(shù)來對測量區(qū)域的首級控制點進(jìn)行計算，將其作為起算坐標(biāo)。

2.GPS精密單點定位在變電站和發(fā)電廠控制測量中的實際應(yīng)用。近些年，伴隨社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，整個社會對電力的需求逐漸增加，為了能夠滿足人們的生產(chǎn)和生活用電，一定要大力發(fā)展電力工程。面對這些情況，有的發(fā)電廠、變電站等開始大規(guī)模的建設(shè)。這些電力工程在建設(shè)時，需要尋找國家級控制點，并需要測量人員利用比例尺等進(jìn)行測量，并依據(jù)測量結(jié)果建立與國家級坐標(biāo)一致的測量區(qū)域的控制網(wǎng)。然而尋找國家級控制點是比較困難的，尤其是對一些高原地區(qū)等的電廠的測量，其國家級控制點的尋找任務(wù)更為艱難。為了防止這種測量難的現(xiàn)狀，可采用GPS控制網(wǎng)，利用精密單點定位技術(shù)來獲取起算坐標(biāo)。并且，電力工程施工通常任務(wù)緊、工程量大，所以對于工程進(jìn)度還要充分考慮?？梢愿淖冞^去的數(shù)字化測圖流程，采用更合理的方法。如可先通過科學(xué)的架設(shè)獲取數(shù)字化測土，再利用GPS精密單點定位技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的解算工作。在獲得整個控制網(wǎng)的起算坐標(biāo)后再進(jìn)行驗證，之后根據(jù)得出的控制點進(jìn)行假設(shè)測圖的調(diào)整。經(jīng)過上述操作，就能獲得與國家級控制點相一致的數(shù)字化地形圖。不但可以減輕測量人員的勞動強度，還能提高測量的效率和速度，確保整個電力工程按時完成。對于一些遭受地震災(zāi)害的地區(qū)而言，在災(zāi)害中其國家級控制點會被破壞，也無法保證找到的國家級控制點其精度。在這些地區(qū)的電力工程測量中，利用GPS精密單點測量效果更加明顯。

五、結(jié)語

在電力工程勘測領(lǐng)域中，運用先進(jìn)的GPS技術(shù)能夠有有效的提高測量精度，還能減少測量中人力物力的投入，因此我們必須加大研究和創(chuàng)新力度，探尋GPS技術(shù)在電力自動化中的最佳途徑，以此更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)自動化、規(guī)?；⒅悄芑陌l(fā)展趨勢。

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