北斗衛(wèi)星同步技術(shù)在電力行業(yè)中的運(yùn)用簡(jiǎn)析

黃華林　邊巴

摘要：針對(duì)目前電力行業(yè)中應(yīng)用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)系統(tǒng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，文章分析了西藏地區(qū)電力行業(yè)運(yùn)用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)的過(guò)程，其目的是完善電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，從而保證在有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)失效或者重大災(zāi)害情況下，電力系統(tǒng)仍然能夠進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)通信。

關(guān)鍵詞：電力行業(yè)；北斗衛(wèi)星同步技術(shù)；短報(bào)文通信傳輸；電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TN919 文章編號(hào)：1009-2374（2016）31-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.022

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，各地的現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。然而同步衛(wèi)星技術(shù)在電力系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因地理位置、氣候條件以及建設(shè)投資等因素的影響，使得建設(shè)和應(yīng)用電訊部門(mén)的技術(shù)水平較為落后，這就嚴(yán)重遲滯了電力行業(yè)的發(fā)展。基于此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)充分利用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)具備的防破壞、防震能力等功能，并通過(guò)結(jié)合無(wú)線和光通信網(wǎng)絡(luò)建立健全電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。國(guó)家電網(wǎng)大力發(fā)展和運(yùn)用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了電力數(shù)據(jù)的傳輸目標(biāo)，保證了電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

1 研究電力行業(yè)中北斗衛(wèi)星同步技術(shù)運(yùn)用的重要性

目前，電力行業(yè)終端設(shè)備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式大部分依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行。在此運(yùn)行條件下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信會(huì)因自然環(huán)境的影響，進(jìn)而導(dǎo)致傳輸中斷。而北斗衛(wèi)星同步技術(shù)，是我國(guó)自主研制的全球衛(wèi)星同步系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)短報(bào)文的通信、精密授時(shí)以及定位等功能。與此同時(shí)，衛(wèi)星系統(tǒng)具有防震和防破壞能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在重大地質(zhì)災(zāi)害面前能快速反應(yīng)，建立快速的應(yīng)急指揮體系，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)。這就意味著其不僅能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還能在很大程度上提高國(guó)家安全。具體來(lái)說(shuō)，其精準(zhǔn)的定位速度以及高速的反應(yīng)時(shí)間，能夠即時(shí)獲取邊防信息。但當(dāng)前，北斗衛(wèi)星同步系統(tǒng)的覆蓋范圍具有一定局限，因此相關(guān)研究人員應(yīng)將其發(fā)展作為重點(diǎn)研究對(duì)象，以提高作用于國(guó)家安全以及電力行業(yè)的效果。

2 北斗衛(wèi)星同步技術(shù)在電力行業(yè)中的運(yùn)用現(xiàn)狀

目前，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行提出了更高的要求。具體來(lái)說(shuō)，其要求主要體現(xiàn)在電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、電站基站數(shù)量增加以及數(shù)字化運(yùn)行方面。國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的發(fā)展建設(shè)，主要依賴于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），而該系統(tǒng)又受個(gè)別國(guó)家的控制。因而即使GPS系統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)行再成熟穩(wěn)定，也存在著一定的安全隱患。例如，如果我國(guó)與該國(guó)家出現(xiàn)了爭(zhēng)端，從而導(dǎo)致電力行業(yè)不能繼續(xù)使用GPS系統(tǒng)技術(shù)，這就會(huì)造成國(guó)內(nèi)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行癱瘓。在此情況下，應(yīng)用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)后，既具有一定的國(guó)防意義，又具備服務(wù)于電力行業(yè)進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)的作用。相關(guān)研究表明，北斗衛(wèi)星同步系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的數(shù)據(jù)信息通信問(wèn)題。因此，將其應(yīng)用于電力企業(yè)發(fā)展、電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)，能夠滿足人們對(duì)電力行業(yè)的功能性需求。

3 電力行業(yè)中北斗衛(wèi)星同步技術(shù)的運(yùn)用

3.1 短報(bào)文通信傳輸

短報(bào)文通信功能是滿足電力行業(yè)發(fā)展建設(shè)需求的通信傳輸系統(tǒng)，其能夠?qū)⒕苁跁r(shí)與定位結(jié)合起來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)用戶機(jī)與用戶機(jī)、用戶機(jī)與地面控制中心的雙向數(shù)字報(bào)文通信功能來(lái)達(dá)到運(yùn)用目的。以西藏地區(qū)的電力企業(yè)的運(yùn)用過(guò)程為例，北斗衛(wèi)星同步技術(shù)能夠有效作用于那些信號(hào)較弱的高空、山區(qū)以及無(wú)人區(qū)等地區(qū)。首先，系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用人員要通過(guò)指揮中心實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員以及終端設(shè)備的監(jiān)控。具體就是利用衛(wèi)星定位技術(shù)，從而確定監(jiān)控內(nèi)容的所在位置。其次，利用北斗衛(wèi)星同步技術(shù)的短報(bào)文服務(wù)功能，與電力作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行信息交互，以明確實(shí)際施工所遇到的問(wèn)題。在此情況下，野外山區(qū)和地震災(zāi)害的搶險(xiǎn)維修工作就能夠在相對(duì)安全的情況進(jìn)行電力作業(yè)。最后，由于北斗衛(wèi)星同步系統(tǒng)具有不受無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)影響的功能，相關(guān)建設(shè)人員可通過(guò)廣播通知的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)終端設(shè)備之間的通信。這樣一來(lái)，就能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)電力作業(yè)的聯(lián)動(dòng)性以及安全防護(hù)性。

3.2 精密授時(shí)

目前，西藏電力系統(tǒng)建設(shè)的變電站和發(fā)電站配置BITS節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘設(shè)備，采用雙時(shí)鐘的方式來(lái)接收衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，就是將北斗衛(wèi)星時(shí)鐘作為主時(shí)鐘源，為站端保護(hù)、穩(wěn)控、自動(dòng)化等終端設(shè)備提供授時(shí)。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要站端設(shè)備達(dá)到同步標(biāo)準(zhǔn)，且誤差均不超過(guò)20～100ns。此外，電力線路或變壓器等設(shè)備發(fā)生故障后，保護(hù)、穩(wěn)控裝置能在1ms內(nèi)完成保護(hù)動(dòng)作，將線路跳開(kāi)，切除負(fù)荷，電量損失幾乎為零。值得注意的是，技術(shù)運(yùn)用人員還應(yīng)將自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸至調(diào)控中心，這就為故障的處理提供了實(shí)時(shí)的參考數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn)，北斗衛(wèi)星同步技術(shù)的應(yīng)用直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，其能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。

但是電力系統(tǒng)內(nèi)部的終端設(shè)備分布具有廣泛而分散的特點(diǎn)，這就使其在實(shí)際作用過(guò)程中，不可避免地會(huì)存在一定程度的誤差。隨著電力系統(tǒng)運(yùn)用時(shí)間的增加，送端與受端的誤差積累會(huì)越來(lái)越大。長(zhǎng)此以往，電力系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)逐漸失去準(zhǔn)確的時(shí)間計(jì)量作用。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)建設(shè)人員只要在送端與受端處安裝上北斗授時(shí)機(jī)，其運(yùn)用的精確性就能夠有效保證各地電力系統(tǒng)信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸。據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)查，運(yùn)用北斗授時(shí)機(jī)后，系統(tǒng)終端的時(shí)間信號(hào)與UTC之間的相對(duì)誤差不超過(guò)20～100ns。由此可見(jiàn)，北斗衛(wèi)星同步技術(shù)能夠促進(jìn)電力系統(tǒng)朝著運(yùn)行檢測(cè)以及測(cè)量的同步性方向發(fā)展。

3.3 定位搜索

北斗衛(wèi)星同步技術(shù)在電力行業(yè)中的運(yùn)用，不僅與GPS系統(tǒng)的定位搜索功能相當(dāng)，還提高了水平測(cè)量的精度。相關(guān)研究表明，北斗定位搜索技術(shù)能夠在原有水平精度100m（1σ）的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)立標(biāo)校站精確到20m。而且其工作頻率也能夠達(dá)到2491.75MHz。這就意味著電力作業(yè)的軌跡查詢以及地點(diǎn)同步，均可得到更進(jìn)一步的精確。

3.4 北斗信道傳輸?shù)目煽啃苑治?/p>

對(duì)于北斗衛(wèi)星信道的傳輸問(wèn)題，可在實(shí)際進(jìn)行電力作業(yè)的過(guò)程中，應(yīng)用PDA+無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)與供電管理部門(mén)的通訊。其中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是用來(lái)進(jìn)行作業(yè)任務(wù)數(shù)據(jù)信息的傳輸。此外，相關(guān)建設(shè)人員還可在PDA中內(nèi)置GPS模塊，來(lái)提高本地衛(wèi)星同步的應(yīng)用以及自身位置的定位。在一些特殊的運(yùn)用條件下，PDA定位數(shù)據(jù)還可與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息結(jié)合起來(lái)，當(dāng)經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(tái)后，就實(shí)現(xiàn)了PDA運(yùn)行位置的監(jiān)控。如圖1所示，為北斗信道傳輸?shù)倪^(guò)程模塊。

以西藏自治區(qū)氣象局應(yīng)用北斗同步衛(wèi)星系統(tǒng)為例，該地區(qū)通過(guò)建立北斗同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)接受中心站來(lái)獲取氣象變化。由于西藏地區(qū)具有測(cè)量面積廣以及地理環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，很容易導(dǎo)致氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)線路發(fā)生中斷故障。在應(yīng)用該系統(tǒng)后，大幅度提升了氣象監(jiān)測(cè)的精確性，成功地為地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了保障。

值得注意的是，由于PDA與系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)信息傳輸，均依賴于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這就使得北斗衛(wèi)星同步的信道傳輸仍沒(méi)有擺脫無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的影響。在此情況下，一旦無(wú)線網(wǎng)絡(luò)受到故障影響或是涉及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有覆蓋到的區(qū)域，系統(tǒng)的后臺(tái)通訊就將中斷。這樣一來(lái)，電力系統(tǒng)建設(shè)人員不但會(huì)失去對(duì)PDA位置的掌控能力，還嚴(yán)重影響了各個(gè)PDA之間的數(shù)據(jù)信息傳遞，從而對(duì)電力作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)造成了不小的安全隱患。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)研究人員應(yīng)加大對(duì)這方面的科學(xué)研究，以盡早使電力行業(yè)的發(fā)展建設(shè)擺脫無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，北斗衛(wèi)星同步技術(shù)在運(yùn)用于電力行業(yè)后，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的精確定位、監(jiān)督控制同步性以及短報(bào)文通訊功能。具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合使用進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而逐漸降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)電力系統(tǒng)的作用影響。事實(shí)證明，只有在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的作用范圍減小以及北斗衛(wèi)星同步技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大的情況下，我國(guó)的電力行業(yè)才能呈現(xiàn)出健康穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

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