北斗通信技术在高压输电线路在线监测设备的应用

北斗通信技术在高压输电线路在线监测设备的应用

彭峰1邹永刚1刘宇2陈敏婕1徐凯1宁定业1李西猷1汪君尧1

1国网江西省电力有限公司景德镇供电分公司 

2国网江西省电力有限公司乐平市供电分公司

摘要：通过北斗卫星通信技术可以实现对高压输电线路在线监测设备的数据采集、数据传输、数据处理、数据存储等功能，同时也可以将这些功能集成在一起，从而实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理，对提高高压输电线路运行安全性具有重要意义。本文介绍了北斗卫星通信技术的原理及在高压输电线路在线监测设备中的应用，为实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理提供了参考。

关键词：北斗卫星；高压输电线路；在线监测；北斗卫星

引言

随着我国电力工业的快速发展，高压输电线路建设规模不断增大，其在线监测装置直接关系到输电线路的安全稳定运行。随着电力系统信息化水平的提高，对输电线路在线监测设备的管理提出了更高的要求。因此，为了保证高压输电线路在线监测设备的数据采集、数据传输、数据处理、数据存储等功能，必须要有一种通信技术，才能保证高压输电线路的安全稳定运行，提高在线监测设备的管理水平和管理效率。

1北斗卫星通信技术

北斗卫星通信技术是基于北斗卫星导航系统，通过移动通信网将多颗北斗卫星导航定位系统中的信号传输到地面。由于其具有不依赖任何地面基础设施、覆盖范围广、全天候使用等特点，可以提供实时定位导航和授时服务，因此也被称为“国家的基础设施”。在高压输电线路在线监测设备中应用北斗卫星通信技术，可以将北斗卫星通信技术与在线监测设备结合起来，实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理。

1.1技术优势

（1）定位精度高：北斗卫星通信技术的定位精度可达5米，相比于其他的卫星导航系统，北斗卫星导航系统的定位精度更高。

（2）定位速度快：北斗卫星通信技术的定位速度更快，10秒钟便可完成一个地区的导航定位，而且其提供的高精度信息可以在全球范围内实现实时传输，这使得其在长距离电力传输方面具有较大的优势。

（3）通信能力强：北斗卫星通信技术可以实现全球范围内通信功能，并且具有较强的抗电磁干扰能力，这使得其在电力输电线路监测方面具有较大的应用优势。

（4）兼容性好：北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，具有较强的兼容性。在与其他卫星导航系统进行对接时，可以采用其他卫星导航系统作为数据传输平台。

（5）安全性高：北斗卫星导航系统可以与多种定位技术相结合，提高了定位系统的可靠性。

1.2技术特点

北斗卫星通信技术具有覆盖范围广、通信距离远、组网灵活、使用方便等特点，在高压输电线路在线监测设备中应用北斗卫星通信技术，可以实现对输电线路在线监测设备的实时定位，以及对其位置和状态进行远程监测与控制。

（1）定位精度高。基于北斗卫星导航系统的定位精度一般可达米级，而 GPS只能达到厘米级。由于北斗卫星通信技术不受地球曲率和地形的影响，因此可以在复杂地形条件下进行高精度定位。

（2）通信距离远。北斗卫星通信技术具有短消息传输能力，可以实现双向通信，且不受距离限制，因此适用于长距离传输数据。

（3）使用方便。北斗卫星通信技术采用星基增强的方式，可以实现在恶劣天气条件下对卫星信号的增强，并能在多种环境下保持良好的通信效果。

（4）安全性高。北斗卫星通信技术采用了加密算法，具有很强的安全性和保密性，且不受电磁干扰影响。

2高压输电线路在线监测设备北斗定位与通信

高压输电线路在线监测设备的工作原理是将采集到的数据通过北斗卫星进行传输，并且将所采集到的数据通过北斗卫星进行实时的传输，从而实现对高压输电线路在线监测设备的定位与通信。高压输电线路在线监测设备包括采集单元和监控单元，其功能是将采集到的数据进行上传，并通过北斗卫星对其进行实时的传输。根据高压输电线路在线监测设备的功能要求，设计了一种基于北斗卫星通信技术的高压输电线路在线监测设备，该设备通过对所采集到的数据进行上传并实现对高压输电线路在线监测设备定位与通信。通过这种方式，不仅可以有效地提高高压输电线路在线监测设备的工作效率，还可以实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理。

2.1系统结构

本系统采用的是基于北斗卫星通信技术的高压输电线路在线监测设备，该系统由数据采集终端和数据处理终端组成，其中数据采集终端主要实现对高压输电线路在线监测设备进行实时的数据采集，并将所采集到的数据进行存储；数据处理终端主要实现对高压输电线路在线监测设备所采集到的数据进行处理，并将处理后的数据通过北斗卫星进行实时的传输。此外，该系统还具有以下几个特点：1)系统可以根据现场的实际情况以及高压输电线路在线监测设备所处环境的不同，可以选择不同的通信方式；2)可以根据需要在高压输电线路在线监测设备中添加北斗卫星定位模块；3)可以将多个高压输电线路在线监测设备组合在一起，方便进行管理。

2.2系统主要模块及其功能

系统主要包括北斗卫星模块、采集单元、监控单元、数据处理单元和供电单元等，其中北斗卫星模块和采集单元分别对高压输电线路在线监测设备进行实时的数据采集，并通过北斗卫星模块将采集到的数据上传至监控单元，并将监控单元所接收到的数据进行处理，从而实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理。此外，该系统还包括对高压输电线路在线监测设备的管理模块、查询模块、报警模块以及信息管理模块等。管理模块主要对高压输电线路在线监测设备进行自动的巡检，当发现高压输电线路在线监测设备出现故障时，该管理模块会发出报警信号。查询模块主要对高压输电线路在线监测设备进行信息查询，当有新的数据时，可通过该模块来查看高压输电线路在线监测设备的运行状况。报警模块主要对高压输电线路在线监测设备出现故障时进行报警。

3应用效果

将北斗卫星通信技术应用到高压输电线路在线监测设备中，通过在数据采集端与数据处理端部署相应的设备，可以实现对高压输电线路在线监测设备的数据采集、数据传输、数据处理、数据存储等功能，并通过软件对这些功能进行统一管理，从而实现对高压输电线路在线监测设备的智能化管理。

目前，国内一些大型电网公司已将北斗卫星通信技术应用到输电线路在线监测设备中，并取得了良好的效果。如2016年9月，南方电网公司在500 kV~500 kV多条线路上试点安装了10台北斗卫星导航系统（BDS）输电线路在线监测设备，并通过北斗卫星通信系统实现了对该10台输电线路在线监测设备的实时监控和管理。该10台输电线路在线监测设备具有实时信息采集、信息传输、数据处理、数据存储等功能，在现场安装北斗卫星导航系统后，该10台输电线路在线监测设备的运行状况可以通过北斗卫星导航系统实时传输到后台管理平台，实现了对输电线路在线监测设备的智能化管理。

3.1系统建设成本低，使用简单方便

利用北斗卫星通信技术，可以在室外进行数据采集与处理，比传统无线监测设备造价低。因此，采用北斗卫星通信技术对高压输电线路在线监测设备进行智能管理，不仅能大幅降低工程造价，而且能有效提高系统的利用率。

在电力行业，用户对高压输电线路在线监测设备的使用要求相对简单，用户只需要按照对在线监测设备的具体需求选择适合的通信方式和通信基站就可以了，而北斗卫星通信技术可以有效地管理高压输电线路在线监测设备，在电力工业中具有明显的优势。

另外，北斗技术使用简单，用户只需要按照电网公司的要求安装相应的设备就可以了。因此，该技术在电力系统中的应用具有明显的优越性。另外，基于北斗卫星通信技术的高压输电线路在线监测装置具有很好的兼容性和可扩充性，用户可根据需求对现有系统进行升级改造。因此，采用北斗卫星通信技术研制高压输电线路在线监测装置是一项非常有意义的研究课题。

3.2定位精度高，安全可靠

基于北斗卫星通信技术的输电线路在线监测设备具有定位精度高、可靠性强、传输速率高的优点，在一定程度上弥补了常规 RTK （实时动态）定位技术的不足。利用北斗卫星通信技术，输电线路在线监测设备可以实时采集自身的运行状态数据，并通过北斗卫星通信系统实时传输到后台管理平台，从而实现了对输电线路在线监测设备的远程监控和管理。

与常规 RTK定位技术相比，北斗卫星通信技术可以在不增加额外硬件设备的情况下实现对输电线路在线监测设备的远程监测和管理，从而减少了系统投资。

同时，基于北斗卫星通信技术的输电线路在线监测设备还具有高精度、高可靠、长寿命等优点，在电网发生自然灾害时可保障系统可靠运行。另外，在电网发生事故时，基于北斗卫星通信技术的输电线路在线监测设备还可实现对电网事故的远程报警和快速处置。

3.3故障自动报警，降低维护成本

传统的输电线路在线监测装置需要定期巡视，这不仅增加了检修人员的工作量，也增加了检修工人的劳动强度。利用北斗卫星通信技术，实现了高压输电线路在线监测设备在运行过程中出现的故障，并通过后台管理平台向后台管理人员发送故障信息。当后台管理人员接收到输电线路在线监测设备报告的故障信息后，可利用北斗系统根据故障类型、位置等信息定位故障位置，从而降低在线监测设备的维修工作量，降低维修成本。

为进一步提高在线监测装置的可靠性，可采用高可靠、高性能的北斗卫星通信终端设备，对其进行在线监测。本项目以北斗卫星通信终端为研究对象，以其结构紧凑、功能强大、性能价格比高等优势，对提升高压输电线路在线监测装置的可靠性与稳定性具有重要意义。因此，将北斗卫星通信技术应用于高压输电线路在线监测装置的智能化管理，既可降低巡检人员的工作量，降低检修成本，又可降低在线监测设备的故障率及维修费用。

3.4有效保障电网安全

北斗星基增感系统能够实时监测电网各种运行数据，及时发现并解决电网安全隐患，是电网安全运行的重要保障。基于北斗卫星的高压输电线路在线监测装置能够有效地提高电网运行可靠性，减少电网事故发生率。如在500千伏-1000 kV输电线路安装北斗卫星通信系统后，可将500~1000 kV输电线路上出现的各种异常情况及时地传送给后台管理平台，以实现对输电线路在线监测设备运行状态的实时监测与管理，有效地提高输电线路运行人员的工作效率及设备的运行可靠性，减少电网安全事故的发生。

结语

基于北斗卫星通信技术的高压输电线路在线监测装置能够实时监测输电线路的运行状态，为保障电网安全可靠运行提供可靠数据支持。本课题围绕北斗卫星通信技术在高压输电线路在线监测装置中的应用展开研究，从原理上对北斗卫星通信技术进行理论分析，并对其在高压输电线路在线监测装置中的应用优势进行分析，并对其在高压输电线路在线监测装置中的应用前景进行总结，以期为我国基于北斗卫星通信技术的高压输电线路在线监测装置的应用提供参考。

参考文献

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