北斗下的電力桿塔形變監(jiān)測方案設計

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摘要：為滿足輸電線路電力桿塔形變在線監(jiān)測的實際需求，現(xiàn)基于第三代北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)設計一種電力桿塔形變監(jiān)測方案，該方案是通過在電力桿塔關鍵位置設置北斗高精度基準站點，利用實時動態(tài)差分技術計算得到監(jiān)測點位置坐標信息，再通過北斗短報文或無線專網(wǎng)等通信方式將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控平臺，完成對桿塔狀態(tài)的全天候監(jiān)測。最終試驗結(jié)果表明，該方案可實現(xiàn)毫米級精度監(jiān)測，能夠充分滿足桿塔的監(jiān)測需求。

關鍵詞：北斗；差分解算；高精度定位；形變監(jiān)測

引言

近年來，人為或自然因素導致的電力鐵塔傾倒的事故時有發(fā)生，給輸電線路系統(tǒng)的安全運行造成了嚴重影響[1]。針對這種情況，本文提出一種電力桿塔形變監(jiān)測方案，該方案利用北斗衛(wèi)星定位技術實現(xiàn)電力桿塔的高精度和全天候在線監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)故障隱患及時排除。

1研究成果

1.1成果目標

研究基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的電力桿塔形變監(jiān)測系統(tǒng)，提供應急搶修救災支持，有效提高電力設施的地質(zhì)災害防治水平。通過構建電力桿塔監(jiān)測的多源數(shù)據(jù)關聯(lián)和預測模型[2]，對于地質(zhì)災害誘發(fā)因素進行綜合分析和挖掘，研究分析和預測地質(zhì)災害趨勢，制定可靠有效的地質(zhì)救災方案。

1.2成果效益

（1）輸變電設施普遍缺乏可靠地質(zhì)災害監(jiān)測的狀況將得到極大改善，通過采用地質(zhì)災害實時監(jiān)測技術手段，當檢測到異常情況時系統(tǒng)及時發(fā)出預警，最大程度避免或降低輸電線路設施受損程度，有效保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[3]。（2）采用高實時、全天候監(jiān)測方法，相比于傳統(tǒng)的人工巡查方式，能夠大幅提升人員的巡檢效率，并有效節(jié)省資源成本投入。（3）將研究成果與國家大力推動北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化、互聯(lián)網(wǎng)+等信息化政策深度融合，在促進北斗技術、互聯(lián)網(wǎng)+技術在電力系統(tǒng)內(nèi)應用的同時，可以復制推廣應用到電力行業(yè)以外的相關領域，具有廣泛的經(jīng)濟和社會效益。

2方案設計

2.1總體介紹

利用北斗衛(wèi)星定位和高精度衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術，實時監(jiān)測電力桿塔及周邊地質(zhì)形變，通過形變監(jiān)測傳感器將采集到的桿塔傾斜數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心，監(jiān)測中心對狀態(tài)參數(shù)進行數(shù)據(jù)存儲、顯示和統(tǒng)計，分析得出桿塔形變的變化趨勢。利用得到的桿塔傾斜預警信息，可為線路運行和設計部門提供參考依據(jù)，便于及時掌握桿塔運行狀況，避免和減少相關事故的發(fā)生[4]。

2.2基準站設計

為滿足衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的跟蹤、采集、傳輸和系統(tǒng)完備性監(jiān)測等功能需求[5]，基準站設計包括室內(nèi)設備和室外設備兩個組成部分：室內(nèi)設備主要由北斗衛(wèi)星導航接收機、不間斷電源（UPS）、通信設備和雷電防護設備等構成；室外設備主要包括天線基體、避雷針、多模天線和防盜設施等[6]。如圖1所示。2.3形變監(jiān)測設備形變監(jiān)測點設備主要用于獲取監(jiān)測點位移形變、雨量和溫度等數(shù)據(jù)[7]，由北斗高精度接收機、傳感器、供電設備、避雷設施等部分組成，具備如下設計要求：全天候在線自診斷功能；加電自啟動監(jiān)控系統(tǒng)功能；狀態(tài)監(jiān)測功能；按需采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)功能；時間同步功能；平臺綜合分析功能。

2.4監(jiān)測平臺設計

監(jiān)測平臺包括數(shù)據(jù)分發(fā)、解算管理、告警管理、通信管理、系統(tǒng)管理和業(yè)務管理等功能。整個系統(tǒng)包括三個部分：桿塔形變采集終端、綜合分析軟件系統(tǒng)和后臺服務器[8]。終端將采集數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，通過無線方式傳輸?shù)胶笈_服務器。終端工作模式：一是受控工作模式：客戶端首先發(fā)送采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的命令，采集終端接收到命令后再進行相應動作，用于即時獲取現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的情形；二是自動工作模式：根據(jù)預設工作模式進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并自動數(shù)據(jù)上傳到后臺服務器，客戶端可自行連接到服務器下載監(jiān)測數(shù)據(jù)；綜合分析軟件系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來分析電力桿塔的傾斜和變形，評估其安全狀況。并采用“序列學習”的方法對電力桿塔的變形進行分類和推理，從而并對各種危險進行預警。

2.5數(shù)據(jù)安全設計

研究本系統(tǒng)的基準站數(shù)據(jù)、形變監(jiān)測點數(shù)據(jù)與信息內(nèi)、外網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交互，保證各終端安全、可信地接入電力信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)接入對象的監(jiān)控和審計[9]。監(jiān)測業(yè)務數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程：終端業(yè)務數(shù)據(jù)通過專網(wǎng)傳輸?shù)酵饩W(wǎng)接入路由器，再經(jīng)過防火墻連接外網(wǎng)應用服務器，最后通過信息網(wǎng)絡安全隔離設備與內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫服務器進行數(shù)據(jù)交互[10]。監(jiān)測應用接入：終端與運營商無線網(wǎng)絡進行雙向身份鑒權認證，在完成鑒權認證之后，終端接入到無線網(wǎng)絡。

2.6數(shù)據(jù)通信

本文提出的監(jiān)測方案具備遠程控制、遠程管理、實時自動化監(jiān)測、數(shù)據(jù)雙向通信等特點，根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式，首選移動通信網(wǎng)絡進行通信，在公網(wǎng)通信效果不佳地區(qū)采用北斗短報文進行通信。

3現(xiàn)場試驗

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在現(xiàn)場安裝監(jiān)測設備進行監(jiān)測，水平和高程的監(jiān)測精度數(shù)據(jù)如表1所示。試驗數(shù)據(jù)表明，隨著監(jiān)測間隔的推移，監(jiān)測精度進一步提高，保持著良好的穩(wěn)定性，能真實反映桿塔實際運行狀態(tài)，有效提升了桿塔監(jiān)測可靠性，能夠為輸電線路的安全穩(wěn)定運行提供參考依據(jù)。

4結(jié)束語

通過開展北斗三代系統(tǒng)的電力桿塔狀態(tài)監(jiān)測預警研究工作，建立一套可靠的多源數(shù)據(jù)關聯(lián)和預測模型，通過整合、分析和挖掘多種誘發(fā)因子，提供實時、準確和穩(wěn)定的監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效預測地質(zhì)災害的變化趨勢，進一步為電力桿塔應急搶修救災方案制訂提供支持。

參考文獻

[1]穆曉辰，周學坤，王常欣，李常勇，張沖.基于北斗及GPS雙系統(tǒng)的電力桿塔滑移監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].電力信息與通信技術，2019（6）：44-50.

[2]羅嘯宇，盧秀慧，鄧為東，謝文平.基于CORS的輸電塔監(jiān)測系統(tǒng)[J].軍民兩用技術與產(chǎn)品，2019（9）：56-60.

[3]宋軍，趙凡，嚴天峰，孟令為.高精度GPS形變系統(tǒng)在電力桿塔監(jiān)測中的應用[J].自動化與儀器儀表，2013（4）：156-158.

[4]王濤.基于卡爾曼濾波的電力桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].信息技術與信息化，2017（10）：113-117.

[5]鄧召魁，呂玉祥，高存博.基于北斗衛(wèi)星的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術，2016（10）：162-166.

[6]鄧慶紅，謝彬，沈鋒.基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的輸電線桿塔傾斜監(jiān)測算法研究與實現(xiàn)[J].湖南電力，2019（2）：7-11.

[7]張彩友，楊鴻珍，賀琛.基于北斗三代系統(tǒng)的設備姿態(tài)監(jiān)測預警應用研究[J].電子設計工程，2019（10）：159-162.

[8]李征航.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學出版社，2010.

[9]余學祥，張華海，呂偉才.GPS監(jiān)測網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)處理抗差Kalman濾波模型[J].中國礦業(yè)大學學報，2000，29（06）：553-557.

[10]王鈞，閆世平，高偉.桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用[J].陜西電力，2010（11）：91-93.

作者：王世臣 賈蕾 單位：安徽四創(chuàng)電子股份有限公司