GPS技术在电力工程测量中的应用

摘要：GPS技术的应用，在保护生态环境等方面还能起到很好的经济和社会效益。为此本文对这一技术的应用做了详细的阐述。

关键词：GPS；电力工程测量；应用

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

我国电力系统自动化程度不断提高，不仅极大改善了电网的稳定性能，也促使供电质量更为安全可靠，这无疑得益于先进的科学技术，其中GPS技术凭借其高精度的定位导航和授时服务，为电力自动化的实现提供了标准而统一的时间，故被广泛应用，可见GPS技术对电力自动化的影响不容小觑，值得推广应用。

一、GPS相关理论概述

全球定位系统（GPS）是一个以卫星为基础，可为地面提供适时导航、定时、定位等功能，且这种功能具备着全球性、全天候、持续性及其适时性特点，能为用户提供出一个精确的速度及其时间坐标等信息的三维空间的无线电导航系统。全球定位系统主要包括三部分：①空间部分即卫星星座，由24颗卫星组成，每6个星座组成一个轨道平面，整个卫星系统一共分成4个轨道平面，轨道与轨道间为55°夹角，这样人们在地球上的任何地方都可看到由4颗以上星组成的轨道平面，从而获取相关的信息。②地面控制部分也就是监控系统，主要功能是收集传送和处理卫星接收来的信息。③用户接收部分也就是全球定位接收机。接收收主要用于捕捉卫星信号，并跟踪卫星运行，解调其参数。伴随科技进步卫星导航系统的使用领域和范围不断拓展，技术含量不断提高，全球定位系统在电力线路勘测中有着重要作用，已成为一种重要的测量手段。

二、工作原理

无论是电网的规模化发展，还是电力自动化需要，均对电网时间的覆盖范围和精确性提出了更高的要求，这也反映出原有的实时监控系统已难以适应当下电力工作要求，故在此背景下，电力自动化发展需要系统时钟的精确统一；电力调度人员则希望调度中心与电站时钟精的确统一；电力系统负荷管理、频率监测、故障定位、事件记录、运行报表统计等需要时钟的精确统一；就连继电保护动作的先后顺序也需要时钟的精确统一，而这些均与电力自动化息息相关，由此可知，GPS技术在电力自动化中的应用是大势所趋。

根据电力自动化不同场合对数据同时性精度的要求，如故障定位的时间精度为0.5μs，自适应继电保护的时间精度为5μs等，分别对WWV、WWVB、OMEGA、GOES、GPS、光纤传输、数字微波等同步时钟信号源的误差进行了测试和比较，事实证明，GPS技术是实现电力自动化时钟统一的最佳选择，当GPS接收机收到卫星信号后会将分别输出相应的频率、PPS秒脉冲、时间码等，然后GPS时钟经由串口向计算机传递时间信息，随后在接收软件的作用下对计算机时间进行实时修改，此时计算机会借助总线将时间信息分别发送至继电保护及其他自动化装置，并同时向其传输PPS脉冲，最后自动化装置会将时间写入对应的时间芯片中用于更新时间，以此实现GPS同步授时服务。

三、GPS技术的应用现状

GPS技术在电力工程的应用可以追朔到上世纪九十年代初期，随着GPS技术在电力工程中的应用，电力工程的勘测设计水平的科技化水平也越来越高，科技的应用促进了勘测技术的不断发展，而测量技术手段和GPS仪器设备的不断更新及突破使得电力工程的勘测也能够及时的实现技术更新。采用定位技术的RTK技术实现了定位技术领域的突破，这一技术在电力工程中的运用实现了线路航测的大规模路径测量，还能实现放样塔基的实时动态检测，通过程序的简化，节省了人力物力，实现了劳动效率的提高。这种技术能够实现对输电线路的野外终勘，有效的淘汰了图解控制等技术手段；在厂站的测量工作中，为了实现各级控制点坐标的高精度测定，就可以运用GPS新技术，这一技术能够依据一定数量的基准控制点来实现地形点及地物点的测量，在测定中有时候甚至可以进行各级控制点的布设就能实现高精度的测定。利用测图软件系统，能够充分的利用计算机来实现野外绘图的一次性完成，还能进行各种比例图件的打印。

四、GPS精密单点定位在电力工程测量中的实际应用

电力施工是一项非常复杂的工程，施工涉及的范围十分广，包括发电厂的施工、变电站的施工和输电线路的施工，这些主体工程在施工之前，一定要对电力工程进行测量。这样才可以确保电力工程建设项目的顺利进行。下面就对GPS精密单点定位在不同电力工程测量中的应用进行具体的分析：

1、GPS精密单点定位在输电线路工程测量中的应用。在输电线路的施工中，尤其是对一些特高输电线路的施工，施工的时候需要完成其航外工作。主要任务是对输电线路的初设路径进行测量，然后相应的对航测的成果进行外控。在这一过程中，确定国家等级的控制点是很重要工作。当然，寻找国家等级的控制点也是很有难度一项工作，由于早期建立的一些国家等级的控制点会受很多因素的限制和制约，其精度不高，且在长时间使用中有的已经被破坏，有的仅存的控制点地理位置又比较偏僻，难以到达。这就增加了国家等级的控制点的寻找难度，导致测量人员的劳动强度增加。所以，一定要采用更加先进的GPS精密单点定位测量技术，并通过该技术来对测量区域的首级控制点进行计算，将其作为起算坐标。具体的使用时需要注意下列问题：①首级控制点至少三个，且要在工作区域内均匀的分布，在选择首级控制点数量及各个控制点间距的时候，主要根据输电线路的总长度来设置。②在观测方式和观测时间上。要采用静态观测的方式，且要同时对首级控制点和像控制点进行观测，观测时间不能够少于6h。③首级观测点位置的布置。考虑到国家级控制点的观测不便，在布置首级观测点位置的时候，对于位置布局要充分考虑，要将其布置在交通便利，且观测条件及环境良好的地区，并设置固定标志。这样在后期施工阶段就能把其作为基准站进行定位。除此之外，要严格先按照相关的操作流程对首级控制点进行观测，要保证观测数据的真实性和可靠性。

2、GPS精密单点定位在变电站和发电厂控制测量中的实际应用。近些年，伴随社会经济的快速发展，整个社会对电力的需求逐渐增加，为了能够满足人们的生产和生活用电，一定要大力发展电力工程。面对这些情况，有的发电厂、变电站等开始大规模的建设。这些电力工程在建设时，需要寻找国家级控制点，并需要测量人员利用比例尺等进行测量，并依据测量结果建立与国家级坐标一致的测量区域的控制网。然而寻找国家级控制点是比较困难的，尤其是对一些高原地区等的电厂的测量，其国家级控制点的寻找任务更为艰难。为了防止这种测量难的现状，可采用GPS控制网，利用精密单点定位技术来获取起算坐标。并且，电力工程施工通常任务紧、工程量大，所以对于工程进度还要充分考虑。可以改变过去的数字化测图流程，采用更合理的方法。如可先通过科学的架设获取数字化测土，再利用GPS精密单点定位技术进行相应的解算工作。在获得整个控制网的起算坐标后再进行验证，之后根据得出的控制点进行假设测图的调整。经过上述操作，就能获得与国家级控制点相一致的数字化地形图。不但可以减轻测量人员的劳动强度，还能提高测量的效率和速度，确保整个电力工程按时完成。对于一些遭受地震灾害的地区而言，在灾害中其国家级控制点会被破坏，也无法保证找到的国家级控制点其精度。在这些地区的电力工程测量中，利用GPS精密单点测量效果更加明显。

结语

在电力工程勘测领域中，运用先进的GPS技术能够有有效的提高测量精度，还能减少测量中人力物力的投入，因此我们必须加大研究和创新力度，探寻GPS技术在电力自动化中的最佳途径，以此更好地适应电力系统自动化、规模化、智能化的发展趋势。

参考文献：

[1]王梓. GPS技术在电力工程中的应用[J]. 科技创新与应用,2013,07:41.

[2]秦志沁,张庆华. 电力自动化系统GPS技术的应用[J]. 中国新技术新产品,2012(22).