北斗導(dǎo)航與5G技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

唐宜彬 鄧煜霖

【摘要】 ? ?隨著現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，我國(guó)在太空事業(yè)的發(fā)展上也呈現(xiàn)無(wú)與輪比的成果，最為顯著的就是2020年我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的成功建設(shè)，經(jīng)過(guò)26年的探索，北斗導(dǎo)航最終成為我國(guó)太空上一顆耀眼的明珠，并在人們的生活、工作中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，5G技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展更讓我國(guó)在通信事業(yè)上得到了進(jìn)一步發(fā)展，各行業(yè)領(lǐng)域在先進(jìn)技術(shù)的支持下也煥發(fā)了新的活力。其中電力行業(yè)是我國(guó)的重要行業(yè)，北斗導(dǎo)航與5G技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要?；诖?，本文就北斗導(dǎo)航與5G技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 ? ?北斗導(dǎo)航 ? ?5G技術(shù) ? ?電力行業(yè)

引言：

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建起全球性的高精度時(shí)空基準(zhǔn)，5G技術(shù)在有力的提高了通信質(zhì)量，在電力行業(yè)中，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與5G技術(shù)的支持有力的保障了電網(wǎng)的運(yùn)行安全，維護(hù)了社會(huì)的穩(wěn)定與和諧，對(duì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、北斗導(dǎo)航

1.1北斗導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2020年6月23日，隨著長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭攜帶我國(guó)北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，歷時(shí)26年建設(shè)的中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終于圓滿建成[1]。7月31日，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通。建成了向全球提供服務(wù)的北斗導(dǎo)航信息系統(tǒng)，開(kāi)始為世界提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是中國(guó)時(shí)空安全的戰(zhàn)略保障，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支柱。該系統(tǒng)能夠?yàn)槿蛴脩魝兲峁┤旌?、全天時(shí)、高精度定位和導(dǎo)航及授時(shí)服務(wù)，滿足人們的工作、生活需求，極大地改善了人們的生活，促進(jìn)人們向現(xiàn)代化生活轉(zhuǎn)變。

北斗三號(hào)采用了更高性能的原子鐘，其中，Rb原子鐘天穩(wěn)定度為10～14量級(jí)，H原子鐘天穩(wěn)定度為10～15量級(jí)，而且在建設(shè)過(guò)程中采用了眾多新技術(shù)手段，使得空間的信號(hào)精準(zhǔn)度得以進(jìn)一步提高，且性能更優(yōu)異的B2a信號(hào)使得該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的傳輸各種信號(hào)[2]。

北斗三號(hào)系統(tǒng)服務(wù)業(yè)務(wù)包括基本導(dǎo)航、區(qū)域位置報(bào)告與短報(bào)文通信、全球短報(bào)文、星基增強(qiáng)、國(guó)際海事搜救和擴(kuò)展服務(wù)等。

1.2北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中，其空間段采用了3種軌道衛(wèi)星組成混合星座，其中具有地球靜止軌道（GEo）和傾斜地球同步軌道（IGsO），GEO、IGsO軌道高度均為35786km，而作為一種高軌衛(wèi)星，其具有較強(qiáng)的抗遮擋能力，能夠適應(yīng)大多數(shù)環(huán)境，尤其是在低緯度地區(qū)，其應(yīng)用效果也不受影響;除此以外，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)融合了導(dǎo)航與通信能辦，在與5G技術(shù)的融合應(yīng)用上能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確授時(shí)、位置報(bào)告和短報(bào)文通信服務(wù)五大功能，極大的方便了用戶的工作與生活。

1.3北斗三號(hào)系統(tǒng)服務(wù)能力與北斗二號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)比較

北斗三號(hào)系統(tǒng)服務(wù)能力較北斗二號(hào)系統(tǒng)有較大的提升，尤其在短報(bào)文服務(wù)方面，用戶數(shù)量擴(kuò)充了20倍，單次通信容量擴(kuò)充10倍以上（從78字節(jié)擴(kuò)充至1000漢字），用戶機(jī)發(fā)射功率從10W降低至3W。

1.4北斗導(dǎo)航在電力行業(yè)中的應(yīng)用

電作為日常中不可或缺的一部分，其平穩(wěn)、安全的運(yùn)行不僅對(duì)國(guó)家的安全是一種保障，對(duì)人們的生活也帶來(lái)了很多便利。

1.4.1北斗導(dǎo)航在電力巡線中的應(yīng)用

輸電線路作為電網(wǎng)的重要組成部分經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境因素、人為因素或不可抗因素（包括線路的老化、災(zāi)難等）的影響而致使線路損壞。以往的辦法是通過(guò)維修人員的自己排查來(lái)尋找問(wèn)題部位，這種方法耗時(shí)長(zhǎng)、效率不足，而且具有很大的危險(xiǎn)。

而北斗系統(tǒng)的引入，結(jié)合無(wú)人機(jī)設(shè)備可以非常便利的進(jìn)行電力巡線，運(yùn)用北斗系統(tǒng)的定位導(dǎo)航優(yōu)勢(shì)，可以快速巡檢到故障部位，減輕維修人員的工作難度、提升了維修人員的工作效率，據(jù)統(tǒng)計(jì)，北斗系統(tǒng)的引入比傳統(tǒng)的人工檢修的方式快了四十倍左右，不僅減少了人工消耗，而且降低了成本，達(dá)到了安全、省心的目的。

1.4.2北斗導(dǎo)航的精度授時(shí)

電力行業(yè)中對(duì)于時(shí)間的同步性要求比較高，保持時(shí)間的同步對(duì)于供電中調(diào)度的調(diào)控和問(wèn)題的分析很重要，關(guān)鍵是為暫態(tài)、動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集和電網(wǎng)故障分析提供時(shí)間同步服務(wù)[3]。

就當(dāng)前而言，通常是通過(guò)脈沖對(duì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)和衛(wèi)星對(duì)時(shí)這幾個(gè)種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的時(shí)間同步。其中北斗授時(shí)就屬于衛(wèi)星對(duì)時(shí)的主要方式，適用于對(duì)時(shí)間精度要求更高的業(yè)務(wù)，授時(shí)精度基本在20納秒上下，而且覆蓋區(qū)域廣闊，能夠使全電網(wǎng)系統(tǒng)擁有安全穩(wěn)定的時(shí)鐘源。不但在調(diào)度控制系統(tǒng)、故障錄波器等這樣的智能設(shè)備需要精準(zhǔn)的時(shí)間，而且時(shí)間的同步也對(duì)問(wèn)題的查找、分析以及責(zé)任的落實(shí)都有很大的幫助，同時(shí)還可以降低安全隱患的產(chǎn)生，有利于供電系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

1.4.3 RD短報(bào)文+北斗RN位置服務(wù)技術(shù)

利用基于北斗RD短報(bào)文+北斗RN位置服務(wù)技術(shù)，可以最大程度上保障電力運(yùn)維人員安全與應(yīng)急通信，同時(shí)，在北斗應(yīng)急指揮綜合應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建上，還能夠起到維護(hù)電力線路設(shè)施、搶修、恢復(fù)供電上發(fā)揮作用。

二、5G技術(shù)

2.1 5G技術(shù)概述

5G，別稱5G技術(shù)，是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)、蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商于2019年11月1日上線5G商用套餐。5G的核心是表示聲音和圖像的模擬信號(hào)在手機(jī)中被數(shù)字化，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸，主要優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸速率高，可滿足高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸[4]。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步發(fā)展，用戶們對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求也日益增長(zhǎng)，5G技術(shù)的發(fā)展正是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的重要表現(xiàn)。

2.2 5G技術(shù)的特點(diǎn)

5G技術(shù)的頻譜利用率較高，在實(shí)際應(yīng)用中可以減少移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換時(shí)間，并且不會(huì)受到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的局限性問(wèn)題，而且在5G技術(shù)的支持下，互聯(lián)或高頻段的數(shù)據(jù)互動(dòng)可以之間進(jìn)行，終端的通訊模塊也可以實(shí)現(xiàn)小型化或者微型化的發(fā)展。

2.3 5G技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

2.3.1在電力系統(tǒng)發(fā)電過(guò)程中的運(yùn)用

5G技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等等多種網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，其較快的數(shù)據(jù)交換及傳播速度能夠最大程度上保證信息交互的及時(shí)性。比如在風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，雖然其發(fā)電過(guò)程比較環(huán)保，但是仍舊存在嚴(yán)重的電力損耗問(wèn)題，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益比較低，基于此，可以在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中加強(qiáng)5G技術(shù)的應(yīng)用，比如利用傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)該區(qū)域內(nèi)的天氣情況、風(fēng)力變化等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而結(jié)合實(shí)際情況來(lái)操控風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低能源的消耗。

2.3.2在電力系統(tǒng)變電環(huán)節(jié)中的運(yùn)用

在變電站系統(tǒng)中，5G技術(shù)也具有其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。比如將傳感器嵌入到變電站系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)收集變電站系統(tǒng)的電壓以及電流等信息并進(jìn)行智能化的分析，從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)分析效率，減少人工分析帶來(lái)的誤差。

除此以外，還可以加強(qiáng)對(duì)變電站運(yùn)行狀況的實(shí)施監(jiān)控，從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中的安全隱患并采取措施，降低變電站系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.3在電力系統(tǒng)用電環(huán)節(jié)中的運(yùn)用

隨著電力行業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，現(xiàn)代化信息設(shè)備也在電力行業(yè)得到了普及應(yīng)用，因此當(dāng)前在電力系統(tǒng)中使用的很多信息設(shè)備也能夠與移動(dòng)通信技術(shù)連接，這也是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備智能化操控的基礎(chǔ)。在5G技術(shù)的支持下，電力通信系統(tǒng)的發(fā)展也越來(lái)越完善，進(jìn)一步擴(kuò)大了物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)模，從而使得各個(gè)移動(dòng)重點(diǎn)的流量損耗不斷降低，繼而降低了電力系統(tǒng)用電過(guò)程的成本支出以及資源損耗。比如利用5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)電力用戶的用電功率，按照其實(shí)際情況進(jìn)行電力輸送狀態(tài)的調(diào)節(jié)，保證電力資源的優(yōu)化配置;或者是利用5G通信技術(shù)與電力通信系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步提高其通信水平，在用電計(jì)量計(jì)費(fèi)環(huán)節(jié)中，可以利用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表的西東統(tǒng)計(jì)，用電數(shù)據(jù)的傳輸?shù)鹊?，還可以降低人工抄表有可能出現(xiàn)的失誤等等[5]。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力行業(yè)的發(fā)展水平直接影響著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展水平，在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與5G技術(shù)逐漸完善的背景下，電力行業(yè)勢(shì)必要緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，加強(qiáng)信息化建設(shè)，積極融合北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與5G技術(shù)，從而完善電力行業(yè)的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，保障電力工作的穩(wěn)定發(fā)展，為電力用戶們提供更加優(yōu)質(zhì)的電力的服務(wù)，為現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

[1]羅長(zhǎng)兵，張敏，高壽.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在電力行業(yè)中的運(yùn)用探究[J].中國(guó)新通信，2019（07）：124.

[2]楊秀鋒.淺談北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用及展望[J].科技風(fēng)，2020（03）：89.

[3]呂雅婧，滕玲，邢亞，丁慧霞，劉超.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].電力信息與通信技術(shù)，2019（17）：70-74.

[4]吳勇毅.北斗+5G開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)融合新紀(jì)元[J].上海信息化，2020（09）：6-11.

[5]朱淵婧，陽(yáng)書(shū)擁.5G移動(dòng)通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信世界，2020（08）：235-236.