GPS在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王軒

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司 江西九江 332000）

GPS在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王軒

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司 江西九江 332000）

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)﹄娏Χ继岢隽烁叩囊螅芸蛰斉潆娋€路的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到供電的穩(wěn)定性和安全性。為了保障對(duì)架空輸電線路進(jìn)行全天候和全覆蓋的測(cè)量，可以使用GPS系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)。本文簡(jiǎn)要介紹了GPS系統(tǒng)及其技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并分析了在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用GPS的必要性，以及在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中GPS的應(yīng)用要點(diǎn)。

架空輸配電線路；設(shè)計(jì)；GPS

引言

GPS技術(shù)自誕生以來(lái)就受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，作為一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，GPS的測(cè)量精度高，使用范圍廣、受外界影響小，是一種比較理想的測(cè)量技術(shù)。在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠避免傳統(tǒng)勘測(cè)工作中的一些問(wèn)題，使數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性得到保障，同時(shí)提高測(cè)量的效率，對(duì)架空輸配電線路的設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行總體改善。

1 GPS系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成分析

作為一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，GPS技術(shù)主要結(jié)合了兩種不同的技術(shù)，其中第一種為載波相位技術(shù)，第二種為數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，而且其能夠具備厘米級(jí)的精度。GPS技術(shù)的測(cè)量依據(jù)就是載波相位觀測(cè)值，其能夠?qū)⒃谥笜?biāo)坐標(biāo)體系中測(cè)站點(diǎn)所形成的三維數(shù)據(jù)定位準(zhǔn)確地提供出來(lái)，而且非常方便和高效，在野外采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量能夠獲得可以精確到厘米級(jí)的定位數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，GPS系統(tǒng)主要包括三個(gè)組成部分：①空間部分：其空間部分除了包括各種工作衛(wèi)星之外，還包括一些備用的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星共同構(gòu)成了空間部分；②地面制成系統(tǒng)：地面制成系統(tǒng)主要包括一個(gè)主控站、若干個(gè)注入站和檢測(cè)站等；③用戶(hù)設(shè)備部分：GPS技術(shù)的用戶(hù)設(shè)備部分的主要作用就是對(duì)衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接收，同時(shí)還要獲得各種數(shù)據(jù)方面的導(dǎo)航信息和定位信息等，利用數(shù)據(jù)處理和分析的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和定位等一系列的功能[1]。圖1為GPS定位系統(tǒng)示意圖。

圖1 GPS定位系統(tǒng)示意圖

1.2 系統(tǒng)的技術(shù)原理分析

GPS技術(shù)的應(yīng)用原理如下：通過(guò)兩個(gè)以上的GPS接收機(jī)對(duì)實(shí)施載波相位觀測(cè)的若干個(gè)相同衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。在基準(zhǔn)站上安置其中的一臺(tái)GPS接收機(jī)，在預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)位置上安裝GPS接收裝置，發(fā)出導(dǎo)航電文的GPS衛(wèi)星能夠連續(xù)的觀測(cè)其中全部的可見(jiàn)衛(wèi)星，并且利用無(wú)線電傳輸設(shè)備將衛(wèi)星的跟蹤情況、GPS接收機(jī)的工作情況、測(cè)站的坐標(biāo)位置和觀測(cè)到的具體數(shù)據(jù)值向流動(dòng)站進(jìn)行及時(shí)的發(fā)送，另外的處于未知位置的GPS接收機(jī)就是所謂的流動(dòng)站。在計(jì)算和處理好一系列的數(shù)據(jù)之后，就能夠?qū)PS衛(wèi)星與接受裝置在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的距離計(jì)算出來(lái)。在將兩者的距離計(jì)算出來(lái)得過(guò)程中，利用接受衛(wèi)星就能夠計(jì)算出某個(gè)位置的空間坐標(biāo)。在對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行接收的過(guò)程中，屬于流動(dòng)站的GPS接收機(jī)就可以利用無(wú)線接收設(shè)備對(duì)基準(zhǔn)站發(fā)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，隨后以載波相位差分技術(shù)為依據(jù)，就能夠?qū)⒘鲃?dòng)站的精度和坐標(biāo)等計(jì)算出來(lái)。

1.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

作為一種先進(jìn)的科技系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：①具有較高的定位跟測(cè)量精度；②具有較廣的適用范圍；③具有很快的定位速度；④具有較多的功能；⑤不會(huì)出現(xiàn)誤差傳遞；⑥數(shù)據(jù)具有較高的可靠性和安全性；⑦具有非常強(qiáng)的抗干擾性；⑧可以將準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)提供出來(lái)；⑨具有十分簡(jiǎn)單的操作方式；⑩具有強(qiáng)大的測(cè)繪功能；?具有非常高的自動(dòng)化程度；?可以實(shí)現(xiàn)集成化的作業(yè)方式；?能夠進(jìn)行不間斷的作業(yè)[2]。

2 在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用GPS的必要性

與傳統(tǒng)測(cè)量工具相比，GPS技術(shù)不僅操作便利、定位精度高、因?yàn)闀r(shí)間短，而且能夠?qū)崿F(xiàn)全天候工作，對(duì)測(cè)站之間也無(wú)通視要求，是一種比較理想的測(cè)量技術(shù)。針對(duì)當(dāng)前的架空輸配電線路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，應(yīng)用GPS技術(shù)是非常必要的。

2.1 改進(jìn)落后的測(cè)量方式

在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的測(cè)量方式主要是使用花桿、卷尺、經(jīng)緯儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量，但是這些傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方式具有一定的缺陷。①傳統(tǒng)測(cè)量方式具有較低的測(cè)量精度，容易出現(xiàn)誤差。在勘測(cè)線路時(shí)必須找到中心點(diǎn)才能夠測(cè)量，如果測(cè)量設(shè)備發(fā)生位置移動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。②傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備的體積較大，而且移動(dòng)相對(duì)不便，需要較多的時(shí)間來(lái)安置儀器，而且經(jīng)緯儀還只能進(jìn)行直線測(cè)量。

基于此，應(yīng)用GPS能夠?qū)芸蛰斉潆娋€路設(shè)計(jì)中落后的測(cè)量方式進(jìn)行有效的改進(jìn)，進(jìn)一步提高測(cè)量的精度和測(cè)量的效率[3]。

2.2 改進(jìn)落后的記錄方式

手工測(cè)量、手工記錄的方式早已不適應(yīng)當(dāng)前電力事業(yè)的發(fā)展。在傳統(tǒng)的測(cè)量模式中，往往需要由人工來(lái)繪制草圖、整理和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，再使用計(jì)算機(jī)對(duì)施工圖紙進(jìn)行規(guī)劃，人為因素過(guò)多會(huì)造成較大的誤差。而使用GPS之后，能夠?qū)y(cè)量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)記錄，工作人員可以便利地對(duì)其進(jìn)行查看和導(dǎo)出，減少了人為誤差。

2.3 避免外界環(huán)境影響測(cè)量工作

在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中，難免會(huì)受到很多外界因素的影響，例如復(fù)雜的地形、多變的氣候等，均會(huì)影響測(cè)量?jī)x器的正常使用，增大誤差。一旦碰到峽谷，需要繞道測(cè)量，甚至直接進(jìn)行估算。使用GPS系統(tǒng)之后，可以最大限度地排除外界環(huán)境對(duì)測(cè)量工作的干擾，提高測(cè)量的效率。

3 架空輸配電線路設(shè)計(jì)中GPS的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 找準(zhǔn)安裝位置

在GPS技術(shù)中，由于基準(zhǔn)站是固定的，移動(dòng)站和基準(zhǔn)站的無(wú)線電波之間的聯(lián)系如果受到干擾，就不能保障測(cè)量的正常進(jìn)行。因此，在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用GPS，應(yīng)該先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行勘探，確定合適的位置來(lái)安裝GPS設(shè)備，使GPS設(shè)備能夠順利的接收衛(wèi)星信號(hào)，并及時(shí)矯正數(shù)據(jù)，使衛(wèi)星信號(hào)能夠準(zhǔn)確、迅速的傳輸。衛(wèi)星信號(hào)可能會(huì)受到電磁的干擾，因此建設(shè)基準(zhǔn)站應(yīng)該選擇地形開(kāi)闊平坦、上空視野開(kāi)闊的地區(qū)，排除強(qiáng)電磁干擾。

3.2 保障設(shè)計(jì)方案的可行性

架空輸配電線路設(shè)計(jì)對(duì)于電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性均會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此設(shè)計(jì)單位應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的線路勘察，最終確定線路方案，保障設(shè)計(jì)方案的可行性。要保障GPS技術(shù)能夠發(fā)揮應(yīng)有的效果，就必須嚴(yán)格遵照GPS的技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行測(cè)量。GPS能夠?yàn)榧芸蛰斉潆娋€路設(shè)計(jì)中的測(cè)量提供很多便利，例如電力線路工程測(cè)量中具有較少的較高等級(jí)控制點(diǎn)，而加密測(cè)量中，如果控制網(wǎng)的基礎(chǔ)是手機(jī)，就必須測(cè)量加密控制點(diǎn)，這樣一來(lái)需要測(cè)量的點(diǎn)較少，測(cè)量起來(lái)較為便利。一般在10km范圍的測(cè)區(qū)內(nèi)，測(cè)量控制點(diǎn)的數(shù)量不得低于3個(gè)[4]。

3.3 交叉跨越點(diǎn)的測(cè)量

要使用GPS來(lái)測(cè)量交叉跨越點(diǎn)，還要增加方向樁和輔助樁，如有必要，還要對(duì)丟失的直線樁進(jìn)行補(bǔ)釘，將線路兩端樁點(diǎn)的坐標(biāo)采集出來(lái)，制作線路放樣模式的手簿，然后使用移動(dòng)站來(lái)進(jìn)行移動(dòng)，參照相關(guān)資料，將樁位找出來(lái)，然后增加合適的方向樁和輔助樁。

3.4 交叉障礙物的測(cè)量

架空輸配電線路的跨度較大，在測(cè)量的過(guò)程中往往會(huì)遇到一些交叉障礙物，線路障礙物的走向和范圍都可以通過(guò)設(shè)備的方向指示功能測(cè)定出來(lái)，然后再將安全距離確定下來(lái)。應(yīng)該采集障礙物的碎部點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，來(lái)判斷是否要拆除障礙物，以及拆除的范圍。但可以盡量減少架空輸配電線路的具體施工時(shí)，對(duì)周邊環(huán)境造成的破壞。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的電力事業(yè)正在迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)入到了電力行業(yè)之中，推進(jìn)了我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)步。在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中積極應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠發(fā)揮GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，改善傳統(tǒng)測(cè)量工作的弊端，在提高測(cè)量精度的同時(shí)，減輕測(cè)量人員的工作強(qiáng)度，減少工作風(fēng)險(xiǎn)，從而提高架空輸配電線路的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

[1]馮鋒.探析GPS在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（21）.

[2]楊紅武.解析GPS在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（19）.

[3]陳磊，王建新.GPS在架空輸配電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].硅谷，2011（11）.

[4]張清平，朱嬋.電力系統(tǒng)中輸配電線路安全運(yùn)行的現(xiàn)狀及其對(duì)策分析[J].智能城市，2016（09）.

P228.4

A

1004-7344（2016）35-0076-02

2016-12-3

王 軒（1982-），男，河北邢臺(tái)人，在職研究生，研究方向?yàn)橐?guī)劃設(shè)計(jì)。