基于架空輸配電線路設(shè)計中GPS的應(yīng)用

楊曉曈

摘 要：GPS系統(tǒng)及其技術(shù)被廣泛應(yīng)用于國民生活的各個領(lǐng)域，發(fā)揮了非常重要的作用。架空輸電線路作為國家建設(shè)的基本組成部分，在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用同時也對研究供電線路具有促進作用。

關(guān)鍵詞：GPS系統(tǒng);架空輸配電;設(shè)計應(yīng)用

引言

在架空輸配電線路設(shè)計過程中，傳統(tǒng)的設(shè)計方法和手段工作效率和精度比較低，已經(jīng)不能滿足新時期的發(fā)展需要。全球定位系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)在架空輸電線路設(shè)計中的應(yīng)用，可實現(xiàn)架空輸電線路全天候全面復(fù)蓋和測量，并為架空輸電線路設(shè)計提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)系。這對研究架空輸電線路和配電線路具有重要意義。在這一基礎(chǔ)上，我國供電網(wǎng)發(fā)展較快，出現(xiàn)了更多的架空輸配電線路，社會經(jīng)濟發(fā)展也為其提供了更大的發(fā)展機遇。

1GPS系統(tǒng)概念分析

GPS技術(shù)是一種結(jié)合了數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和載波相位技術(shù)的實時動態(tài)測量技術(shù)，實現(xiàn)cm級精度。GPS是實時動態(tài)定位，即實時動態(tài)技術(shù)，這是一種常用的基于載波相位觀測的方法，可提供特定坐標(biāo)系中的三維現(xiàn)場定位結(jié)果，現(xiàn)場實時精確的厘米級定位數(shù)據(jù)。GPS系統(tǒng)由用戶設(shè)備的1部分組成，接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，承擔(dān)必要的定位和導(dǎo)航信息，通過數(shù)據(jù)分析和處理完成定位和導(dǎo)航任務(wù);2地面制造系統(tǒng)，主要包括5個檢測站、3個注射站和1個主站;3部分空間、幾顆工作衛(wèi)星和備用衛(wèi)星。GPS定位系統(tǒng)如圖1所示。

其技術(shù)原理是利用2個以上的GPS接收機同時接收5顆以上的衛(wèi)星進行載波相位觀測。其中一個接收機位于高級已知點（基準(zhǔn)臺站），在預(yù)設(shè)位置安裝了GPS接收機，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航消息發(fā)送對所有可見衛(wèi)星的連續(xù)觀測，并通過設(shè)備發(fā)送觀測、臺站坐標(biāo)、接收機運行狀態(tài)和衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)通過各種復(fù)雜的操作和數(shù)據(jù)處理，計算出GPS接收設(shè)備在某一時刻到達GPS衛(wèi)星的距離，計算出兩者之間的距離時，可以通過接收衛(wèi)星獲得位置的空間坐標(biāo)。流動站GPS接收機通過無線接收裝置接收GPS衛(wèi)星信號，從數(shù)據(jù)鏈路接收來自參考站的信息，并根據(jù)載波相位差分技術(shù)原理計算流動站的三維坐標(biāo)及其實時精度，以實現(xiàn)高精度定位。

2 架空輸配電線路設(shè)計的問題

經(jīng)濟社會的發(fā)展為架空輸配電線路提供了更為廣闊的發(fā)展空間，另一方面它也對架空輸配電線路提出了新的要求和挑戰(zhàn)。架空輸配電線路作為電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分，對于整個電網(wǎng)的供電至關(guān)重要。過去，架空輸電線路設(shè)計主要采用傳統(tǒng)的測量設(shè)備和記錄方法，不僅提高了效率，而且在測量工作中引入了巨大的誤差。因此，傳統(tǒng)方法不再適合現(xiàn)代架空輸電線路和配電線路的建設(shè)。具體現(xiàn)狀和相關(guān)問題有以下幾個方面：

2.1 測量設(shè)備

傳統(tǒng)的用于架空線輸配電線路測量工作的設(shè)備主要包括經(jīng)緯儀、卷尺以及花桿等設(shè)備。 這些設(shè)備測量精度低、誤差，不能滿足現(xiàn)代架空輸配電線路的設(shè)計需要。 具體缺點有： ①設(shè)備比較重。例如，由于經(jīng)緯儀只能在測量工作中用于線性測量，因此需要移動角度測量裝置，但由于其重量、運動問題以及放置工具所需的時間又長又費力。 ② 測量精度低。測量回路時，每次使用工具進行測量時都必須找到一個中心點，并且如果測量工具的位置在測量過程中略有變化，則結(jié)果可能與實際數(shù)據(jù)大不相同，測量精度可能會大大降低。因此，傳統(tǒng)測量設(shè)備現(xiàn)階段不再適應(yīng)輸電線路和配電線路的設(shè)計工作。

2.2 記錄方式

傳統(tǒng)的回路測量記錄方法主要由工作人員手動記錄。測量過程依賴于手動記錄材料和關(guān)聯(lián)的草圖圖面，該圖面用于在測量完成后組織資料和文件圖紙，以及使用電腦重新設(shè)計建筑圖面。從上述過程看，這一工作過程中人為因素太多，嚴(yán)重影響了架空輸電線路和配電線路設(shè)計的效果。

3外界環(huán)境影響

傳統(tǒng)的勘測工作容易受到氣候和地形等因素的影響。例如，由于地理條件有限，山區(qū)的測量更難使用，測量工具的正常使用也更困難。例如，在峽谷中，只能繞過或根據(jù)經(jīng)驗進行估計，這可能對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生更大的影響。同時，由于氣候條件的影響，暴雨和強風(fēng)等惡劣天氣可能使測量工作無法順利完成。因此，設(shè)計基于GPS系統(tǒng)的航空輸配電線路勢在必行。

4 GPS在架空輸配電線路中的運用

GPS的基本原理是以高速衛(wèi)星的瞬時位置作為已知的起始數(shù)據(jù)，然后利用空間距離后方交會的方法來確定待測點的位置。在架空輸配電線路設(shè)計中，全球定位系統(tǒng)的具體應(yīng)用主要包括以下步驟。

（1）根據(jù)場地地質(zhì)環(huán)境，系統(tǒng)定位已明確安裝?；鶞?zhǔn)臺站的電波和移動臺站由于固定的基準(zhǔn)臺站而沒有緊密連接。因此，為了獲得準(zhǔn)確的衛(wèi)星信號，迫切需要對數(shù)據(jù)進行校正，以確保傳輸信號的質(zhì)量，擴大天空中的可視區(qū)域，避免強電磁干擾來建設(shè)基準(zhǔn)臺站。

（2）在設(shè)計線路時，有關(guān)部門要仔細調(diào)查線路進行測量，整體分析方案是否具備可行性和經(jīng)濟性，方案明確后，合理定位線路，降低成本，避免投入大量勞動力。 在對測量線路進行加密的情況下，在手機控制網(wǎng)絡(luò)的前提下，為了滿足測量基準(zhǔn)需要對加密控制點進行嚴(yán)格的測試，但是在測量線路項目的情況下，通過保證現(xiàn)有條件下相對水平高的已知控制點不多，來使用GPS系統(tǒng)測定加密控制點工作變得非常容易只有在待測區(qū)域內(nèi)擁有超過 3個控制點就滿足要求。

（3）一旦施工單位完成了第一次工作，線路必須在原有樁位的基礎(chǔ)上重新測量，當(dāng)然，原樁位在新設(shè)計后將在哪里，通過專業(yè)人員的GPS系統(tǒng)操作，利用接收單元獲取衛(wèi)星波數(shù)據(jù)，即可。

（4）穿越或穿越點線時，應(yīng)使用輔助樁，在前后樁位增加定向樁，以補充一定數(shù)量的直線樁等。所有線樁點兩端應(yīng)收集坐標(biāo)數(shù)據(jù)。設(shè)計手冊應(yīng)采用放樣線的形式，并使用移動臺實現(xiàn)方便的移動。然后根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確找到樁位，并根據(jù)實際情況增加輔助樁。

（5）處理交叉障礙物時，使用吊裝設(shè)備獲取其特定范圍和運動趨勢，并根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)明確安全區(qū)域收集障礙物的破點，計算出這部分數(shù)據(jù)，以明確是否要清除障礙物并獲得拆除障礙物的具體范圍。

（6）在特定用途中，輸入行的名稱可以在任何地方找到。例如，如果輸入m個航路點，導(dǎo)航系統(tǒng)可以精確定位特定路線的位置信息，并且還可以結(jié)合系統(tǒng)制定的道路導(dǎo)航信息知道前方的距離，從而可以盡快確定m個航路點的位置。

5? ?GPS應(yīng)用的效果

（1）獲得測量位置的精確三維坐標(biāo)，并提供高度精確的定位信息。相應(yīng)的精度水平滿足架空線路的要求。

（2）在不影響氣候環(huán)境的情況下有大量衛(wèi)星點分布均勻的同時也沒有時間限制系統(tǒng)的全天候使用和不間斷測量。

（3）使用該設(shè)備簡單易行。一旦工作人員只需要設(shè)置發(fā)射參數(shù)以滿足天線高度接收數(shù)據(jù)單元就可以進行獨立測量和存儲記錄信息。

（4）通過最少的時間節(jié)省，相對動態(tài)操作只需幾秒鐘即可與系統(tǒng)配合的使用，即使靜態(tài)放置需要很長時間，那也不能超過20分鐘左右。同時要適當(dāng)更新軟件系統(tǒng)可以提高放置精度以及最大限度地縮短操作時間。

結(jié)語

簡而言之，傳統(tǒng)的設(shè)備和工作方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工作和架空配電線路設(shè)計的需要。在架空線路的具體設(shè)計中，全球定位系統(tǒng)具有很強的定位功能，不僅有助于數(shù)據(jù)提高測量精度，而且保證了測量操作的有效性，對改變架空線路的設(shè)計起著巨大的作用。避免了一些不必要的風(fēng)險，可以充分滿足實際設(shè)計需求。

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