一城一北斗|電力北斗多方位應用的探索與研究

申報單位：國網遼寧省電力有限公司朝陽供電公司

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：崔文軍、王濤、蔡利峰、趙欣艷、曲衷正、董冰

一、案例簡介

本項目實現(xiàn)無人機定位完好性監(jiān)測技術，服務于巡檢線路的航線規(guī)劃、數(shù)據回傳，大幅度提高無人機 巡檢效率，作業(yè)安全，有效緩解特殊地理環(huán)境巡檢缺員問題，極大降低人員作業(yè)工作量，提高工作效率。 電力巡檢車配備了北斗設備，巡檢車的位置可實現(xiàn)準實時傳送到電力調度指揮中心，調度指揮中心利用接 收到的位置信息，可調度指揮電力巡檢車，從而實現(xiàn)智能化管理。研究基于北斗的鄉(xiāng)村電動車輛定位與電 網調度方法，深入挖掘電動車輛的儲能潛力，實現(xiàn)分布式充電負荷靈活、快速參與電網調節(jié)，形成車網協(xié) 同的電動車輛負荷智能調控運行體系。研究輸電設備電磁干擾的產生與傳播特性，開發(fā)具有頻率選擇性的 北斗定位終端電磁干擾防護裝置，消除電磁干擾，保障北斗定位系統(tǒng)安全與作業(yè)人員安全。提出基于北斗 定位系統(tǒng)和變電站三維建模的作業(yè)現(xiàn)場不間斷安全監(jiān)控技術方法，建立整合變電站各視頻源的現(xiàn)場監(jiān)控模 型，實現(xiàn)對變電站作業(yè)人員、車輛的不間斷監(jiān)控和違章告警，提高變電站作業(yè)安全標準化管控水平。

二、技術方案

1)針對惡劣環(huán)境下非高斯殘差類故障檢測問題，提出一種粒子濾波的北斗定位完好性監(jiān)測FPGA實 現(xiàn)方法，保障了北斗衛(wèi)星導航定位可靠性問題，該項技術創(chuàng)新服務于朝陽無人機線路巡檢應用。

2)從GNSS原始觀測值出發(fā)，提出一種統(tǒng)一的多頻GNSS非差非組合模型，滿足不同導航系統(tǒng)不同 頻率觀測值的處理，實現(xiàn)單站提取大氣延遲，同時獲得天頂對流層延遲和電離層延遲。

3)準確評估出可調度電動車輛容量，并快速地利用北斗短報文上報給電網調度系統(tǒng)，接受調度中心 的控制指令，進而控制充放電裝置對電動車輛的充電以及電動車輛對充放電裝置的放電。

4)以開孔屏蔽盒作為裝置的基礎模型，并采用基于粒子群算法(PSO)和量子粒子群算法(QSPO)

改進的優(yōu)化算法，對開孔屏蔽盒進行最優(yōu)化設計，使最終電磁干擾防護設備能支持基于北斗定位的智能運 檢設備在強電磁環(huán)境中穩(wěn)定運行。

5)研究基于北斗定位系統(tǒng)和變電站三維建模的多視頻源聯(lián)動監(jiān)控技術，建立變電站作業(yè)人員、車輛 安全狀態(tài)分析模型，實現(xiàn)對變電站作業(yè)人員、車輛的不間斷監(jiān)控和違章告警，提高變電站作業(yè)安全標準化 管控水平。

本項目攻克了制約電力行業(yè)信息化發(fā)展的多項關鍵技術，取得了多項具有自主知識產權的創(chuàng)新性成 果，項目成果處于國內領先、國際先進水平。本項目成果應用效果顯著,為推進電力北斗基礎服務能力建 設，打通電力產業(yè)上下游，帶動關鍵技術突破及相關產業(yè)的發(fā)展，為朝陽電網各個業(yè)務專業(yè)提供可靠性的 時空服務，助力朝陽電網高質量發(fā)展，推動朝陽全面振興全方位振興等方面有著重要的科學技術價值和推 廣應用前景。

三、創(chuàng)新亮點

基于北斗全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務技術，根據朝陽地區(qū)實際情況，開展北斗創(chuàng) 新應用，建設了以下5個應用場景。

1)基于北斗+5G的無人機線路巡檢技術研究：針對惡劣環(huán)境下非高斯殘差類故障檢測問題，提出一 種粒子濾波的北斗定位完好性監(jiān)測FPGA實現(xiàn)方法，保障了北斗衛(wèi)星導航定位可靠性問題，該方法授權發(fā) 明專利2項。克服了已有無人機巡檢系統(tǒng)存在的定位不可靠的不足，提高了實際巡檢線路與航線規(guī)劃的匹 配度，大幅提高無人機巡檢效率，極大降低人員外業(yè)工作量，緩解了特殊地理環(huán)境巡檢缺員的問題，有效 支撐了無人機巡檢可靠應用。

2)面向電網應用的北斗星基和地基聯(lián)合增強關鍵技術研究：充分利用現(xiàn)有的地基增強網實現(xiàn)對星基 增強服務的性能提升，使得在地基增強系統(tǒng)無法工作的區(qū)域自動切換到星基增強模式，并保持對巡檢車、人員等的連續(xù)穩(wěn)定高精度定位。該方法申請發(fā)明專利2項。

3)基于北斗系統(tǒng)的鄉(xiāng)村電動車輛定位與配電網調度關鍵技術研究：運用北斗短報文通信回傳遠程監(jiān) 控系統(tǒng)監(jiān)測到的電動車輛SOC(電池荷電狀態(tài)),建立起電力與交通多元數(shù)據融合的電動車輛熱點模型，

從而實現(xiàn)電動車輛與電網多時間尺度的運行調控。該方法申請發(fā)明專利2項。4)輸電運檢北斗定位終端 電磁干擾防護技術研究與應用：采用基于粒子群算法(PSO)和量子粒子群算法(QSPO)改進的優(yōu)化算法，

對開孔屏蔽盒進行最優(yōu)化設計，使最終電磁干擾防護設備能支持基于北斗定位的智能運檢設備在強電磁環(huán) 境中穩(wěn)定運行。該方法申請發(fā)明專利2項。5)基于北斗定位和三維建模的變電站作業(yè)現(xiàn)場不間斷安全監(jiān) 控技術研究與應用：室內定位因衛(wèi)星信號受到遮蔽，衛(wèi)星觀測量不足，無法解算位置信息，利用超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)輔助定位可以對缺少的BDS觀測量進行補足，使其在復雜的區(qū)域內依舊滿足用戶的定

位需求。該方法申請發(fā)明專利2項。