一城一北斗|北斗定位提高無人值守站配網運維水平降低電網故障率

申報單位：國能神東煤炭集團有限責任公司供電中心

聯合申報單位：

主要完成人：單杰、趙軍、趙志雷、李剛、沈功、劉睿

一、案例簡介

供電中心主要承擔神東煤炭集團公司所屬13座礦井及27個地面廠處單位的生產生活供、用電管理， 架空輸電線路共177條，桿塔4800基，全長790.052km,桿塔治理面臨點多、線長、面廣、監測管控難度 大的問題。且地質條件復雜，全年天氣惡劣多變，致災因素復雜，對變電站和供電線路的穩定性和安全性 提出巨大挑戰，主動預知評估能力有待進一步提升。近年來，神東供電中心積極響應國家及兩級公司相關 要求，大力開展智能化建設，向信息化、智能化時代邁進，少人、無人已成為智能化發展的重要方向。神 東供電中心已經完成轄內65座變電站的后臺改造、接入和應用，通過多維運行管理模式的應用，實現了

調度對變電站的實時監測和遠程控制。但是桿塔方面，依托巡檢人員定期開展線路、桿塔巡檢，監測頻率 較低，且巡檢過程影響因素較多，往往巡檢時災害已經發生，無法提前預警。而利用北斗沉降監測裝置開 展桿塔隱患點長期監測，不受地理氣候條件限制，相比較傳統人工巡檢，精度高、成本低，利于推廣，搭 配其他監測裝置可實現全方位立體監測。于是神東供電中心引入了一套以北斗沉降監測為主、其他監測裝 置為輔的輸電線路綜合監測及運維系統，實現變電站“外”的無人化，提高配網水平。

二、技術方案

1、基本原理：在桿塔沉降監測系統中采用北斗衛星的實時動態載波相位差分技術(RTK)和北斗基 站的短基線解算相融合的衛星差分改正算法，該算法利用衛星數據和鐵塔北斗終端的三維坐標信息，實時 差分運算，提高了沉降監測對的精度和可靠性。

1)基準站布設：在沉降監測區域內選擇一個基準站，站點的位置需要事先精確測定。基準站搭載高 精度的北斗接收機，能夠獲取衛星信號并記錄觀測數據。

2)衛星信號觀測：基準站和待監測的桿塔位置同時接收來自衛星的導航信號。這些信號包括衛星的 偽距和載波相位信息。

3)偽距觀測：通過測量衛星信號的到達時間，計算偽距，即衛星到接收器的距離，定位的基礎測量。

4)載波相位觀測：同時對衛星信號的載波相位進行觀測。載波相位提供更高的測量精度，但也更容 易受到多路徑效應和大氣延遲等影響。

5)差分改正計算：基準站通過對觀測數據進行處理，計算差分改正值。這包括偽距差分和載波相位 差分。偽距差分通常用于提供粗略的定位改正，而載波相位差分則用于提供更高精度的改正值。

6)差分數據傳輸：基準站將計算得到的差分改正數據通過通信鏈路傳輸到桿塔附近的接收器。

7)接收器應用：桿塔上的接收器通過接收基準站傳輸的差分改正數據，實時對自身測量進行差分改 正。這使得接收器能夠減小大氣層延遲、鐘差等誤差，提高測量精度。

8)位置解算：桿塔接收器利用差分改正后的偽距和載波相位信息進行位置解算，得到具有高精度的 桿塔位置。

9)沉降監測：通過對時間序列的位置解算數據進行分析，后臺能夠識別任何桿塔位置的變化，包括 沉降，通過沉降的趨勢、速率等指標來評估桿塔的穩定性。

2、與其他監測裝置融合

該輸電線路綜合監測及運維系統可提供多種符合物聯網協議的感知裝置，所有監測裝置數據均可通過 輸電邊緣物聯代理統一回傳，實現感知裝置規模化部署。除北斗沉降監測裝置外，將溫度監測裝置、防山 火紅外監測裝置、桿塔傾斜監測裝置、分布式故障診斷裝置、微氣象監測裝置均融合接入該系統。其中的 關鍵節點一邊緣智能監測終端(TIU-901)采用了多源數據融合技術、人工智能、多源信息智能聯動等技 術，支持3路視頻、6類傳感器等多傳感接入，實現了輸電線路通道及桿塔本體全景監視、前端智能識別 推送、多源異構信息接入分析、設備狀態綜合評估等功能，落實全網物聯在線可視化監測，實現“立體巡 檢+集中監控”運維新模式。

三、創新亮點

1)基于北斗衛星定位研發的變電站地質沉降監測裝置，首次在煤礦塌陷區中進行應用。

2)所有監測裝置數據均可通過邊緣物聯代理裝置統一接入、統一管理，實現感知裝置規模化部署。

3)安裝于鐵塔監測的設備可以接收北斗的定位信息，經過北斗基準站解算后，通過4G通信方式傳輸

給在線監測預警平臺。該設備可以安裝到鐵塔上，實現無人值守全天候的在線自動監測鐵塔的狀態，自動 對塔基松動、地質變化、螺栓松動等引起的鐵塔傾斜沉降，防止倒塔停電、折塔斷電等重大事故的發生， 起到早期隱患排查、提前預警、提前決策、安全評估的作用。