1、GPS 在配网检修、巡线中的应用摘要：根据配电网络错综复杂的特点及 GPS 的功能优点，结合生产实际，总结了传统的配网日常巡线及检修事故原因，提出在配电检修、巡线过程中应用 GPS 信号接收机，准确定位每一根杆塔的三维坐标，以减少人身触电事故的发生并提供工作方便。 关键词：配电网络 巡线 检修 事故 GPS 导航 定位 1 GPS 简介及工作原理GPS 即全球定位系统， （Global Positioning System）是美国从本世纪70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元，于 1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统
2、。GPS 是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。GPS 的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。计算公式如图所示。对于我们终端用户来说，有个 GPS 信号接收机就足够了。GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的 GPS 信号进行变换、放大和处理，以便测量出 GPS 信号从卫星到接
3、收机天线的传播时间，解译出 GPS 卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量 GPS 信号的接收设备，即 GPS 信号接收机。可以在任何时候用 GPS信号进行导航定位测量。静态定位中，GPS 接收机在捕获和跟踪 GPS 卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量 GPS 信号的传播时间，利用 GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。接收机硬件和机内软件以及 GPS 数据的后处理软件包，构成完整的 GPS 用户设备。2 GPS 系统的
4、特点GPS 系统的具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点，GPS 信号接收机可直接和 PC 机连接传输数据。1）定位精度高 应用实践已经证明，GPS 相对定位精度在 50KM 以内可达 10-6，100-500KM 可达 10-7，1000KM 可达 10-9。在 300-1500M 工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于 1mm，与 ME-5000 电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为 0.5mm,校差中误差为 0.3mm。 2）观测时间短 随着 GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM 以内相对静态定位，仅需 15-20 分钟
5、；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在 15KM 以内时，流动站观测时间只需 1-2 分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。 3）可提供三维坐标 经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS 可同时精确测定测站点的三维坐标。目前 GPS 水准可满足四等水准测量的精度。 4）操作简便 随着 GPS 接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。 5）全天候作业 目前 GPS 观测可在一天 24 小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等
6、气候的影响。 3 GPS 在电力系统中的应用GPS 主要应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。在我们电力系统中，目前 GPS 主要用校验时钟，如全网的继电保护装置、故障录波装置、其他自动装置及调度自动化系统都留有 GPS 接口，这些接口和 GPS 信号接收机连接，装置内部有自动校时程序，每隔固定时间将装置本身时钟和 GPS 时钟作一比较，时间差超过某规定值时，自动以 GPS 时钟为准，修改装置时钟（校时步长、时间差由校时程序给定） 。这样，全网的保护装置及自动装置都具有统一时钟，准确记录每次事故的时间，以便事故调
7、查，并准确定性。4 利用 GPS 信号接收机进行配网巡线、检修随着国民经济的不断发展，城市用电负荷的不断增长，配电网络的规模越来越大，配电网络的接点和支路也越来越多，年长日久杆塔上的编号会日渐模糊，这对我们的检修和巡线造成很大的不便。在巡线时，城市配网结构像蜘蛛网一样，多、乱、杂、编号不清，如果我们应用 GPS信号接收机，工作效率就可以大大改观。（1） 可以利用 GPS 信号接收机，记录每一杆塔的准确的三维坐标，由于 GPS 信号接收机可以直接和 PC 机相互连接传输数据，将数据永久存入计算机，从而建立配电网络直线、支线杆塔的三维坐标电子档案。使得我们的杆塔编号“永不退色” 。在宇宙空间，每一
8、个点的空间坐标总是唯一的。GPS 应用卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息，即记录每一点的三维坐标，信号接受机采集数据格式X（X，Y，Z） ，GPS 信号接收机可以直接和 PC 机相互连接传输数据，我们将采集到的数据用 PC 机编辑，如将 X（X，Y，Z）编辑为：某线路某支线某号杆（X，Y，Z） ，这样，我们的杆塔三维坐标档案就具有可读性和可用性。（2）安排巡线工作时，确定所巡线路段落后，将 PC 机和 GPS 信号接收机直接相连，事先将所巡线路及支线杆塔电子三维坐标档案输入 GPS信号接收机，GPS 信号
9、接收机会顺利导航并准确定位每一根杆塔。配电网络象蜘蛛网一样，错综复杂。不管是对环境熟悉的老工人还是新参加工作的年轻人给我们的工作带来极大的方便。假定工作任务是巡视某线路 9#杆下的支线一，在去工作现场的同时，只要我们进入 GPS 信号接受机工作半径之内，GPS 信号接受机就象指南针一样，在其显示屏上指明前进方向及距目标地的距离，顺利、准确导航到达目的地。如果我们现在要去某线路 9#杆，在进入公路后，GPS 信号接受机显示屏会显示：西北（） 。 KM ，如图 2 所示示。（3）在配网检修中，同样，我们可以利用其导航功能到达目的地，而且 GPS 信号接受机可以准确定位于某一地点。到达目标地，GPS
10、 信号接受机的报警装置会提醒用户，有警铃或灯光提示装置。假定今天的工作任务是某线路 9#杆下的支线一 1#杆校杆，只要我们提前在 GPS 信号接受机上按照工作票输入准确输入工作目标杆塔的编号，那么 GPS 信号接受机会正确无误的导航我们，当我们按照 GPS 信号接受机导航前行至目的地时，GPS 信号接受机会发出提示信号，或警铃或灯光。如图二所示。这样，即使杆塔编号模糊不清，也不会走错工作地点。5 案例分析据有关数据表明，配电网络检修中，人身触电事故大部分是由于停错电或登错杆塔造成的，尽管安规中把安全措施规定的很详细，如果工作人员在工作中能认真、仔细的完全按照安规的规定办，触电事故是完全可以避免
11、的，但是，人的主观原因也必须考虑，所以多一道防线，就会多一分保障。一般的检修工作，在工作票上出错的可能较少，因为工作票有几道程序在把关，首先我们要看工作计划再拟票，所以工作地点是不会错的。但是在具体的操作过程中由于配网线路错综复杂，且杆塔编号不一定清楚，再加上我们人的主观因素，这给我们的正确操作留有隐患。GPS 信号接收机能准确定位每一个点的三维坐标，如果我们能利用GPS 信号接收机，充分利用其特点，就能在检修和巡线过程中准确定位到每一根杆塔。2004 年 4 月，某供电局北区供电站在 10kV 傲背线#33 杆前窝支线#5 杆处理缺陷，由于工作人员错停了 10kV 傲背线#31 杆太和寺支线后，登上前窝支线#5 杆工作时触电，造成职工死亡。分析本次事故的直接原因，是由于工作人员错拉了 10KV 傲背线的 31#杆的司具，停了太和寺支线的电，而后又登上了计划工作的带电前窝支线 5#杆，设想当时如果我们应用了 GPS 信号接收机，事先象办工作票一样，将停电设备和检修设备电子档案输入 GPS 信号接收机，那么此装置会正确导航，准确找到应该停电的 10KV 傲背线 33#杆塔的位置，并正确找到须检修的前窝支线 5#杆的位置，顺利完成此项工作，完全可以避免一次人身死亡事故。参考文献：电力系统基础杨以涵 水利电力出版社电力网和电力系统王新学 水利电力出版社
