北斗在电力行业的应用.docx
北斗导航定位技术及其在电力系统中的应用
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新*［基金项目］云南省教育厅科学研究基金项目（编号：2020J0774）科研成果文章编号：2095-6835（2021）09-0171-02北斗导航定位技术及其在电力系统中的应用＊杨洪磊1，司兴登1，江召2，苗雪鹏3（1.昆明冶金高等专科学校，云南昆明650033；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南昆明650051；3.河南通达电缆股份有限公司，河南洛阳471922）摘要：北斗导航定位技术目前已可对全球范围内用户提供实时导航、定位和授时服务，该技术同时可提供短报文通信功能，其定位精度高，授时精度优，应用广泛。
对北斗导航系统及其特点进行了介绍，对电力系统中北斗导航技术的应用进行了研究，对电力系统应用北斗导航定位技术的前景和未来发展方向进行了展望。
关键词：北斗导航定位技术；电力系统；应用；发展方向中图分类号：TM75文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.09.074电力系统是社会的重要组成系统，其安全稳定运行对人民正常生产生活具有重要意义。
随着北斗卫星导航系统逐步成熟，该系统在救灾减灾、交通运输、农业自动化、森林状态监测、军事等领域都得到了广泛应用，由于该系统定位精度高、在山区和城市中抗干扰能力强，该系统在电力系统中也得到了广泛应用并具有广阔的应用前景[1-2]。
1北斗导航系统及其特点北斗导航系统的建设采取了北斗一号、北斗二号和北斗三号导航系统的发展战略，其中北斗三号导航系统于2020年完成组网并提供全球服务[3]。
该系统由静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星共计30颗卫星组成[4]，目前可以提供开放服务和授权服务两种功能，开放服务免费提供10m 定位精度、50ns 授时精度和0.2m/s 的测速精度，授权服务可向授权用户提供更高性能的服务[5]。
2北斗导航系统在电力系统中的应用2.1北斗定位系统在电力系统时间同步中的应用电力系统的时间同步对相位比较、故障记录、事件顺序启动等具有重要意义，中国对线路行波故障测距装置、同步相量测量装置、雷电定位系统等的时间同步准确度均要求优于1μs [6]。
北斗技术 在能源中的应用 -回复
北斗技术在能源中的应用-回复北斗技术是中国自主研发的卫星导航和定位系统，已经被广泛应用于各个行业。
其中，在能源领域的应用也十分重要和有效。
本文将从北斗技术在能源勘探、能源生产和能源管理方面的应用等几个方面来详细介绍。
一、北斗技术在能源勘探中的应用能源勘探是指通过寻找天然资源的地质特征，确定其资源量、品质和分布，进而指导能源的开发和利用。
北斗技术在能源勘探中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，在地球物理勘探中，北斗技术可以提供高精度的位置信息和导航服务，可以精确定位勘探设备的位置，准确定位地下资源的位置，并实现对地下资源的三维成像和分析，提高勘探的效率和准确度。
其次，在海上石油勘探中，北斗技术可以提供精确的海上定位和导航服务，并能够为海上勘探船舶和海洋平台提供实时的位置和状态监控，确保勘探设备的准确安置和安全顺利进行。
此外，在无人机勘探中，北斗技术可以提供精确的定位和导航服务，实现对地表、地下和海洋等地形的高精度勘探，大大提高了勘探效率，降低了人力和物力成本。
二、北斗技术在能源生产中的应用能源生产是指将已知的天然资源进行开采和利用的过程，其中包括传统能源如石油、天然气和煤炭的开采，以及新能源如风能、太阳能和水能的利用。
北斗技术在能源生产中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，在石油、天然气和煤炭等传统能源的开采中，北斗技术可以提供高精度的定位和导航服务，确保工作人员和设备能够准确地找到资源的位置，提高开采效率和安全性。
其次，在风能和太阳能等新能源的利用中，北斗技术可以提供精确的位置和天气预报信息，帮助选择最佳的风电场和太阳能发电站的建设位置，提高电能的产量和利用效率。
此外，在水能利用中，北斗技术可以提供精确的导航和定位服务，帮助规划和建设水电站，实现对水资源的有效利用和管理。
三、北斗技术在能源管理中的应用能源管理是指对能源的采购、储存、分配、利用和节约进行全面管理和控制的过程。
北斗技术在能源管理中的应用主要体现在以下几个方面。
北斗技术在电网基建工程中的应用
228研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2024.04（下）北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS 之后的全球第3个成熟的卫星导航系统，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力。
卫星导航系统关系到国家空间安全。
党中央、国务院高度重视北斗发展，推动实施国家北斗战略，国家部委相继出台了一系列政策文件，大力推进北斗在重点行业、重点领域的应用。
为了落实国家战略要求，满足电网安全生产需要，自2018年起，电力行业依托国家重大项目契机，积极推进电力北斗在输变电工程的实质化应用，加快推动北斗技术在电网基建的创新融合，在此期间，产生了一大批新技术、新应用，有效助力电力生产质量和效率双提升。
1 北斗技术在电网基建工程中应用的政策背景国家针对北斗发展做出了一系列指示，要求深化北斗系统应用。
中办、国办、发改委、能源局、国资委等国家相关部委相继出台了一系列政策文件，围绕基础设施建设、重点行业领域应用、产业生态构建、GPS 替代等方面提出了具体要求。
国家能源局在《“十四五”现代能源体系规划》中提出了推进重点企业电力北斗综合服务平台建设和终端应用试点；国资委在《中央企业北斗发展三年行动计划（2021～2023年）》提出：一是要完善电力北斗时空北斗技术在电网基建工程中的应用张学松（内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电分公司，内蒙古 锡林浩特 026000）摘要：北斗卫星技术自全面推广使用以来，已逐渐在各行各业内深度应用。
该技术与电网传统业务有机融合，赋能电网安全操作流程迈入智能化时代。
随着用户群体和业务需求的扩大，北斗应用在电力行业正在从“北斗+”向“+北斗”的模式转变。
本文通过总结北斗技术在电网基建工程应用的政策背景、应用场景和未来发展3个方面为下一步该技术在电网基建领域的推广及探索提供参考。
北斗导航系统在电力基建上的应用
北斗导航系统在电力基建上的应用摘要：中国发展的北斗卫星导航系统，具有定位准、保密性强等特点，已在测绘、电信、水利、交通运输、勘探和国家安全等诸多领域开始逐步发挥重要作用，在民用、军用领域都产生了显著的社会效益。
国家电网应抓住机遇，采用北斗技术，依托于北斗卫星导航系统，消除安全隐患，为电网基建管理提供技术支撑，更好地为人民服务。
关键词：北斗基建管理系统、信息化工具、电网基建、安全管理1导航系统的基本概况北斗卫星导航系统在 1994 年开始研发，直到2003 年正式开通使用，在不到十年的时间里已经具备了拥有着自主知识产权的双星定位模式，通过适当的分析国家的经济和技术实力，将符合国家本土情况的北斗卫星试验系统建设起来，这就是所谓的“北斗一号”系统。
为了更好的迎合军民用户的实际需求，在 2004年 8月，国务院开始注重第二代卫星导航系统的构建，命名为“北斗二号”系统，逐步的实现了无源导航定位的目标。
此系统初步确立的目标是在2020 年前发射35 颗卫星，实现全球性的定位导航系统，对比于GPS 来说还多出五颗卫星。
这五颗卫星主要是在赤道上空的同步卫星，能够发挥出良好的通信功能。
2电网基建中使用北斗系统的优势2.1提高基建现场工程建设效率通过平台对人员、机械设备进行实时监控和管理，提升决策层和管理层对施工现场的掌控能力。
施工单位能够随时掌握人员和机械设备的位置，根据工程进度和要求，可以有效地调配建设工程人员与机械设备，增强施工人员与设备间的联系，真正实现了人员、设备的实时调度指挥，提高建设工程的建设效率。
2.2全方位监控施工现场人员机械设备通过模块建设弥补了基建管理系统、基建移动应用APP、现场视频监控系统无法全面覆盖施工作业现场的缺点，对机械设备的运行参数进行实时监控，对于人员进入施工作业危险区域、关键人员到岗到位、机械设备位置发生偏移、临时车辆停放、施工机械违规作业等紧急情况进行报警，有效提升施工现场安全管理水平，提高施工现场安全管理效率。
电力系统北斗卫星授时应用系列标准
电力系统北斗卫星授时应用系列标准一、介绍1. 电力系统北斗卫星授时应用系列标准是指在电力系统内部和与电力系统相关的设备中，利用北斗卫星进行时间同步和授时的应用标准系列。
2. 本标准系列的制定旨在规范电力系统中利用北斗卫星进行授时的方法和要求，保障电力系统各设备之间的时间同步准确性，提高电力系统的运行稳定性和安全性。
二、标准内容1. 标准适用范围本标准系列适用于电力系统内部设备之间的时间同步和授时，以及与电力系统相关联的设备中利用北斗卫星进行授时的应用。
具体包括发电机组、变电站设备、线路保护装置、智能电网设备等。
2. 标准分类和编号本标准系列按照具体应用场景和设备类型进行分类，分别制定相应的标准编号和内容。
3. 标准要求(1) 时间同步精度要求：规定了不同类型设备之间的时间同步精度要求，确保设备之间的时间同步误差控制在合理范围内。
(2) 数据传输安全性要求：对利用北斗卫星进行授时的数据传输安全性进行规范，防范可能的信息安全风险。
(3) 设备接口和通信协议要求：制定了设备接口标准和通信协议标准，确保不同设备之间的授时信息传输和接收的兼容性和稳定性。
4. 标准制定依据本标准系列的制定依据包括国家有关标准、行业技术规范和市场需求，结合北斗卫星技术的发展和应用现状进行综合考量。
5. 标准制定流程标准的制定流程包括需求调研、技术方案研究、征求意见、评审修改等环节，确保标准内容的科学性、合理性和适用性。
6. 标准应用指南本标准系列制定了相应的应用指南，指导电力系统设备的实际授时应用，对具体操作步骤和注意事项进行规范。
三、标准意义1. 保障电力系统安全稳定运行电力系统中各设备间的时间同步对系统运行至关重要，准确的授时可以避免设备之间的相互干扰和误操作，提高系统的安全稳定性。
2. 推动北斗卫星在电力领域的应用利用北斗卫星进行授时在电力系统中具有广阔的应用前景，本标准系列的制定有助于推动北斗卫星技术在电力领域的应用和推广。
北斗在电力行业的应用
北斗在电力行业的应用随着国家的推进，北斗卫星导航系统已经逐渐成为我国的民用卫星导航及定位服务产业的组成部分，受到了广泛的关注和应用。
在电力行业中，北斗系统可以发挥重要的作用。
本文将从北斗在电力行业的应用方面进行探讨。
一、北斗系统的特点和优势北斗系统是一种不受地形限制、不受时空限制的卫星导航系统，其特点和优势主要有以下方面：1. 全球性北斗系统覆盖全球，可以提供全球范围内的导航和定位服务。
2. 显示速度快北斗系统的显示速度非常快，能够在很短的时间内显示出导航图像。
3. 低成本相比其他卫星定位系统，北斗系统具有较低的成本，并且可以提供更稳定、更可靠的导航服务。
4. 时间同步北斗系统具有时间同步功能，可以提供精确的时间服务。
5. 可扩展性北斗系统具有较强的可扩展性，可以在导航、监控、通信、地震监测等方面进行应用。
二、北斗在电力行业的应用在电力行业中，北斗系统可以发挥多种作用。
1. 电力设备监测北斗系统可以用于电力设备的监测。
通过北斗系统，可以实时监测电力设备的位置、状态、工作时间等信息。
这对于电力企业的管理和维护非常有益。
2. 故障快速定位在电力设备出现故障时，通过北斗系统可以快速定位故障点，便于及时修复和维护。
这可以大大减少设备故障的停机时间和对电网的影响。
3. 质量监管北斗系统可以实现对电力产品的质量监管。
通过北斗系统，可以追踪产品的生产、运输、销售、使用等全过程，确保产品的质量和安全。
4. 资源调度北斗系统可以帮助电力企业进行资源调度。
通过北斗系统，可以实时监测电力设备的位置和工作情况，利用数据对电网资源进行调度，提高资源的利用率和电网的运行效率。
5. 安全监管在电力行业中，安全是最重要的。
北斗系统可以帮助电力企业进行安全监管。
通过北斗系统，可以实时监测电力设备的位置、状态、工作时间等信息，及时发现潜在的安全隐患。
三、北斗系统在电力行业中具有非常广泛的应用前景。
无论是在设备监测、故障定位、质量监管、资源调度还是安全监管等方面，都可以发挥重要的作用。
北斗卫星通信系统在电网中的应用
技术推广北斗卫星通5系统在电网中的应用刘陆洋部亚轩（国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐830011）摘要：随着新技术的不断更新发展，寻求新技术解决电网中的问题是一种很好的方式，北斗卫星通信技术已经很成熟，而且通信覆盖面广、接入灵活，运用到电网中作为传统电力通信网的一种补充，将是一种很好的选择。
关键词：北斗卫星；电网；授时；应用1北斗卫星通信技术介绍目前国内对于北斗卫星的运用已经到第三代的应用，主要应用在可在全球范围内各种气候、各时段为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，北斗卫星具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为10m,测速精度可达0.2m/s,授时精度为10ms1；在数据通信运用方面，具有短报文通信能力。
11多通信模块集成可实现具有卫星通信、公网、集群对讲三合一网络的应急指挥终端。
根据对目前市面的深入调研和技术分析可知，有很多厂商实现了在一个终端中集成、绑定了上述3种通信模块，其优势是1个终端可当3个不同类型终端用，方便、简单、功能多，可以实现卫星通信、公网、集群对讲的切换使用,在使用时可以根据现场的实际环境情况和条件选择其中一种通信方式使用。
但因为三者之间网络制式及通信协议各不相同，集群语音无法通过卫星或公网上传下达，这是三合一网络的应急指挥终端目前存在的一点缺点，但随着北斗卫星应用的更深入研究，这一缺点也将会被改善。
1.2信道资源自适应分配运用电网在开展电力应急抢修工作时，由于抢修地点的局限性，传统的电力通信网往往无法实现通信支撑。
比如，公网虽有信号,但公网信号强度较差，传输速率有可能低于卫星网络，而公网不同网络间，移动、电信、联通等3大运营商的公网信号强度也很难界定网速差异,所以在同一应急终端中采用信道资源自适应分配技术,实现不同网络的优选，进行网速自甄别,对数据进行分包、多通道并行传输，是解决室外电力应急中数据通信的段。
1.3长报文传输“北斗”卫星导航系统可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户提供双向短报文通信服务囚。
北斗在新能源电力系统的应用
为方便电力生产管理，提高管理水平和工作效 率，新能源电力系统需要对电力设备进行精确定位， 并将电力设备设施信息、电网运行状态信息与地理 及自然环境信息集中于统一系统，该系统即为电力 地理信息系统（GIS）。随着北斗发展， GIS 定位 已从主要基于 GPS 发展到兼容北斗，目前，GIS 系 统正在向以北斗系统为主发展。结合 GIS 系统，导 航卫星系统可提供电力设施（如输电线路，杆塔） 的位移状况，实现远程监测。
北斗作为全球首个在定位、授时之外还具有短 报文通信功能的全球导航定位系统，具有用户机与 用户机、用户机与地面控制中心之间双向数字报文 通信功能，可以为电力系统在通信薄弱的情况下提 供及时有效的信息传输功能。例如，通过北斗短报 文服务，可以弥补在现有通信网络不能覆盖的地区， 实现与现场作业人员的信息交互，尤其是在紧急情 况下，如野外山区、灾害抢险时，实现基于电力任
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导航天地 Satellite Navigation
务的联动和防护。 4．安全性需求
由于卫星信号是从 20200km 的高空传播到地 面，当它被地面接收机所接收时，其信号功率已十 分微弱，可能受到环境干扰；此外，因卫星授时信 号对于电力系统监测控制至关重要，人为干扰、攻 击卫星导航信号是一种代价小但后果严重的手段， 卫星信号可能受到恶意攻击。其中，欺骗式攻击等 对其应用的危害性更为明显。欺骗信号和真实信号 在结构上组成一致，因此具有很强的隐蔽性。其能 够在不被接收机轻易察觉的情况下，尝试引导目标 接收时篡改它们的时间和位置信息，导致实际信号
关键词：北斗；新能源电力系统；定位授时；广域测量技术
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北斗系统及其在电力行业应用
1、北斗系统简介
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统提供以下系统功能：
1）短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息。
2）精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。
3）定位功能：水平精度100米（1σ），设立标校站之后为20米（类似差分状态）。
工作频率：2491.75MHz。
作为自主的开发的卫星导航系统，北斗系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。
2、在电力行业应用北斗系统的必要性
随着中国经济社会发展，电网规模不断扩大，运行水平大幅提高。
在中国，存在长距离大规模电力传输的现实，从电厂发出的每度电，都以高达每秒30万公里的速度经过变电站并网输送，经过数个、数十个变电站的长距离配送，最终抵达用户。
这个过程需要同时有几百台设备保护电力安全运行，涉及各种以计算
机技术和通信技术为基础的自动化装置，如电厂机组自动控制系统，调度自动化系统，变电站计算机监控系统等，如此大量设备是否能够按照预先计划的流程，准确安全地传输到位，决然离不开全网设备时间基准问题。
然而中国电力企业从电力传输网到电力计算机网络的时间系统，主要是以GPS作为主时钟源，进行同步授时，由于其授时的工作原理和系统时钟源被美国掌控，GPS授时存在重大隐患。
具体而言，目前中国电力行业接收GPS授时信号是免费的，GPS授时终端价格低廉，这是美国GPS系统在民用领域的应用。
正因为是“免费的午餐”，所以美国不承诺对任何应用所产生的问题负责。
众所周知，GPS系统是美国政府引以为豪的战略工程，所有信号的发生、传输权由美国掌控，一旦出现民用信号关闭、误码率加大或者系统出现故障，以GPS技术为基础的系统将被置于危险的境地，中国电网概莫能外。
客观来说，当前智能电网、特高压超高压电网的建设对电网时间同步的精准度正从过去的微秒级过渡到纳秒级，因此，必须为电力系统配置高精度、高可靠的授时系统，在传输系统和接收系统间出现时间误差，高压电流势必会在瞬间烧毁被接收的变电站或是传输线路，从而造成难以估量的灾难。
采用“北斗双向授时功能”专有技术能实现严格意义上全电力系统时间的统一；通过利用北斗卫星导航系统的短报文功能，能够实现所有厂站端时间同步系统远程监测和运行控制；由此，中国电力输送领域重点攻坚的时间同步课题将得到彻底解决。
3、北斗系统在电力行业中的应用
3.1 电力系统高精度授时及全网时间同步
基于北斗系统的“电力系统高精度授时及全网时间同步系统”的能够解决了目前电力系统时间同步应用中的三大难题：提供可靠的备用时钟源；实现全网时间同步；实现远程监测与维护。
此项高精度授时系统不仅能全时段、全区域地控制电力全网内所有时钟的信息，实现真正意义上的全网同步。
同时，还可自动监视系统中各单位时钟状态，并进行主动干预和控制，实现真正意义上电力全网时间同步管理和远程监控，进而解决了因GPS固有缺陷给电力调度、生产带来的重大事故隐患。
3.2故障测距系统
在电力系统中，输电线路经常发生各种故障，由于线路很长，并且很多线路地形复杂，寻找故障地点就非常费时费力费钱。
传统的故障测距方法利用电压除以电流得到阻抗，然后根据线路参数估计故障距离，由于线路故障大多非金属短接，过渡阻抗无法确定，因此误差很大。
基于北斗系统以同步输电线路两端的电气量，进行故障定位，可以极大地简化算法、两端数据同步过程和故障定位装置的附加设备，提高故障信号的提取效率，并且具有很高的定位精度。
北斗同步时钟技术的引入将大大促进双端量故障定位技术在电力系统中的应用。
3.3 远程抄表系统
随着电网发展和无电地区电力建设项目的实施，越来越多的偏远牧区通上了
电，如何在这些地区实现远程抄表收费成为困扰该公司的一项难题。
基于北斗卫星短报文服务的数据转发装置和相关通信软件可以实现与现有用电信息采集系统的完全兼容，不仅能够帮助供电部门实现远程抄表，用户也能够利用事先绑定的银行卡实现远程缴纳电费，具备很大的市场发展空间。
3.4电力巡检抢修
利用北斗提供的定位功能，可以讲电力系统中主要关键设备进行位置标识，比如变电站、电杆、输电线路等等，利用这些信息规范电力设施管理和检修工作管理。
通过在电力抢修车辆上安装北斗接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到电力应急指挥中心，这些位置信息可用于更高效的调度指挥决策。
此外利用北斗卫星导航系统独有的短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和故障情况，有效缩短救故障定位时间，提高抢修时效。