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國網(wǎng)1200座北斗基站年底建成將具備劃時代價值

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2020-08-03 10:10:49
文/ 大飛
編輯/ 瓦叔
 
 
2020年7月31日,中國向全球宣布,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通,令世界側目。
 
這是一個極具標志性事件。將時間拉回到12年前,2008年5月12日,汶川發(fā)生了8.0級大地震。由于震中受災極其嚴重,電網(wǎng)、通信、交通全部被破壞殆盡。國家電網(wǎng)有限公司(下稱“國網(wǎng)”)位于當?shù)氐碾娋W(wǎng)線路被截斷,導致電力無法正常供應,所有電力通信設備都已癱瘓,抗震救災指揮部完全無法與震中取得聯(lián)系。
 
危急時刻,抗震救災指揮部緊急調動了剛開始建設不久的北斗系統(tǒng),將北斗系統(tǒng)震中地區(qū)的數(shù)據(jù)鏈接到了指揮部。指揮部接收到了第一個來自北斗系統(tǒng)的定位信號。信號顯示,對方正向汶川地區(qū)高速前進,經(jīng)短報文確認,這是一支武警救援部隊。隨后,這支部隊將震區(qū)的受災情況以及所需物資、坐標等信息通過短報文發(fā)送到了指揮部。
 
第三天,臨時組建的北斗導航分隊攜帶上千部“北斗一號”終端機進入災區(qū),終于實現(xiàn)了震中各點位與指揮部的直線聯(lián)系,為整個抗震救災行動提供了關鍵的通信保障。
 
這是北斗系統(tǒng)與救災減災、電力、通訊行業(yè)的首次結緣。北斗的出色表現(xiàn)讓它的名字開始廣為人知,也讓國家電網(wǎng)認識到北斗在電力領域應用的價值。
 
為了擺脫衛(wèi)星導航系統(tǒng)受制于人的現(xiàn)狀,把命運牢牢把握在自己的手中。1994年,中國啟動北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程建設。2000年10月31日,我國第一顆“北斗一號”導航衛(wèi)星發(fā)射升空,向全國提供服務,解決了我國導航系統(tǒng)“從無到有”的問題。
 
經(jīng)過了二十多年的努力,2020年6月23日上午,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導航衛(wèi)星,北斗全球組網(wǎng)成功,真正實現(xiàn)了“鴻飛河漢,北斗執(zhí)天”。
 
在電力、交通、農林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、救災減災、公共安全等各個領域,在我們生活中的點點滴滴,很多稀松平常的事情背后,都有北斗,默默在為我們護航。
 
 
在電力領域,北斗可為智能電網(wǎng)、電力物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)+的建設提供導航定位、精準授時、短報文通信等服務,是我國能源戰(zhàn)略發(fā)展的有效支撐手段。
 
福建廈門李林220kV變電站改造工程現(xiàn)場,現(xiàn)場管理人員佩戴北斗安全帽,并使用北斗智能手持終端開展工作。
 
從2010年開始探索北斗在電力領域的應用至今,國網(wǎng)已經(jīng)默默地走在前列。國網(wǎng)信息通信產業(yè)集團有限公司副總經(jīng)理、黨委委員孫德棟對「能見」表示,隨著北斗三號系統(tǒng)全球組網(wǎng)的順利完成,北斗系統(tǒng)的服務能力和覆蓋范圍得到大幅度提升,對于電力行業(yè)北斗應用具有劃時代的推動作用。比如,國家電網(wǎng)在巴西、“一帶一路”沿線等國家都有電網(wǎng)投資建設,北斗的全球組網(wǎng)使得這些地方的業(yè)務也能用上北斗。另外,三代系統(tǒng)的短報文通信能力大大提升,也會帶來新一輪的業(yè)務應用增長。
 
 

北斗是“千里眼”和“透視眼”


  

北斗對于電網(wǎng)意義重大。
 
在“北斗+電力”融合發(fā)展方面,電網(wǎng)的安全生產和業(yè)務管理與時間、空間息息相關,如智慧變電站中的巡檢機器人、輸電線路上的巡檢無人機需要北斗系統(tǒng)提供高精度的位置服務,電力設備狀態(tài)分析、電力調度中的時序同步需要北斗提供授時授頻服務,無公網(wǎng)覆蓋地區(qū)的用采信息采集需要北斗提供短報文通信服務。
 
北斗全球組網(wǎng)成功的同一天,國內首個海島電力北斗地面基站在江蘇開山島建成投運,為海島及周邊海域提供精準定位、精準授時,大大提高了海島微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行能力。
 
要知道,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的官方定位精度為米級,但在海事、交通、電力、測繪等領域往往對定位精確度要求更高。比如在電力領域,對電力桿塔等設備的定位要求往往需要達到厘米級,這就需要在地面上建立北斗基站才能實現(xiàn)。
 
有了電力北斗地面基站,電力巡檢人員就如同有了“千里眼”和“透視眼”,一旦發(fā)生地質災害,巡檢人員不需要去現(xiàn)場就能了解變電站、輸電鐵塔等電網(wǎng)設施有無受損,而且能發(fā)現(xiàn)人力所不能及的危險隱患,哪怕只有幾厘米的位移變化也無法逃脫北斗地基增強網(wǎng)基準站的“法眼”。
 
觀龍500kV變電站新建工程現(xiàn)場,軌跡監(jiān)測裝置正在進行現(xiàn)場安裝調試。
 
“在此之前,我們在海島上修建基礎設施,有時實際精度和設計精度差距較大。有了這個海島基站,附近海域的定位精度從米級躍升到厘米級,海洋開發(fā),漁民作業(yè)都將因此受益。”國網(wǎng)江蘇思極科技公司一位負責人說。
 
國網(wǎng)江蘇思極科技公司是國網(wǎng)江蘇省電力有限公司和國網(wǎng)信息通信產業(yè)集團有限公司共同組建,各持股50%。
 
國網(wǎng)信通產業(yè)集團成立于2014年底,是國網(wǎng)整合系統(tǒng)內優(yōu)質信息通信資源成立的全資子公司,是我國能源行業(yè)主要的信息通信技術、產品及服務提供商,是“國網(wǎng)芯”深度研發(fā)設計與規(guī)模化應用支撐的使命承擔者,也具體承擔了國網(wǎng)探索北斗系統(tǒng)在電力行業(yè)中應用的重任。
 
國網(wǎng)信通產業(yè)集團希望借助電力北斗精準時空服務網(wǎng)在導航定位授時中的優(yōu)勢,打造時空服務運營體系,構建行業(yè)時空數(shù)據(jù)資源中心;建設輸電線路在線監(jiān)測、變電站人員安全管控、配網(wǎng)桿塔監(jiān)測等方面的示范應用,進一步推動“北斗+電力”融合發(fā)展。
 
國網(wǎng)信通產業(yè)集團于2017年8月整合集團內部地理信息、衛(wèi)星通信、導航等相關產業(yè)優(yōu)勢資源成立了國網(wǎng)思極神往位置服務(北京)有限公司(簡稱“思極位置”),該公司是國網(wǎng)系統(tǒng)內專業(yè)從事北斗與地理信息服務業(yè)務的產業(yè)化單位。
 
思極位置以時空信息服務為核心業(yè)務,打造能源行業(yè)時空智能基礎設施及運營服務體系,致力于成為世界領先的時空智能產品及服務整體解決方案提供商。
 
除了江蘇思極科技公司外,國網(wǎng)信通產業(yè)集團已經(jīng)與多家國網(wǎng)省級公司合資成立各省思極科技公司,甚至可以為除電網(wǎng)外的其他行業(yè)服務。
 
除了能夠提高北斗衛(wèi)星定位的精準度外,電力北斗地面基站還可以精準授時。目前,北斗的精準授時功能已經(jīng)對接了開山島的智能微電網(wǎng)系統(tǒng),覆蓋了風機、光伏、儲能、柴油機、以及海水淡化等設備。
 
國網(wǎng)連云港供電公司信通分公司一位負責人曾表示:“目前,國內電網(wǎng)設備對時間精度要求為毫秒級,利用北斗授時功能,設備時間精度提升到納秒級,遠遠超過電力設備安全穩(wěn)定運行所需,將更有利于微電網(wǎng)的調控運行。在惡劣天氣或者故障發(fā)生的時候,通過北斗衛(wèi)星傳輸故障信息,可以對海島電力運行進行無死角、全天候的掌控”。
 
到2020年底,國網(wǎng)將建設1200座電力北斗基站,將具備在全域范圍內提供實時米級、分米級定位服務,在重點區(qū)域如輸電線路沿線、地質災害高發(fā)地區(qū)提供厘米級、毫米級定位服務的能力。
 
像開山島這樣的海島型電力北斗基站,國網(wǎng)今年根據(jù)需要還將推廣建設10座,并在未來3年內實現(xiàn)有人居住島嶼北斗信號的全覆蓋。
 
 

電力行業(yè)需要北斗


 

國網(wǎng)作為關系國家能源安全和國民經(jīng)濟命脈的國有重要骨干企業(yè),經(jīng)營區(qū)域覆蓋全國26個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市),覆蓋國土面積的88%,供電人口超過11億人。
 
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,對電力系統(tǒng)高精度授時及全網(wǎng)時間同步、故障測距、遠程抄表、電力巡檢搶修等環(huán)節(jié)提出了更高要求。
 
北斗系統(tǒng)在汶川大地震中的出色表現(xiàn)給國網(wǎng)留下了深刻的印象。國網(wǎng)隨后建立機動應急通信指揮系統(tǒng),并在所有的應急通信車上安裝了北斗車載終端。
 
隨著近兩年國網(wǎng)與北斗應用合作的加深,國網(wǎng)現(xiàn)有GIS平臺已和北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)融為一體,可實現(xiàn)全天候、無盲區(qū)的對應急車輛提供導航定位、位置上報、監(jiān)控管理、指揮調度、安全保密、路徑優(yōu)化、應急救援等服務,能有力保障應急搶修車輛在各種突發(fā)情況下對電力設施的檢修和搶險。
 
從2010年開始,國網(wǎng)大力推進北斗在電力行業(yè)的應用和探索。
 
除了高精度定位外,還涵蓋了電網(wǎng)控制領域的調度自動化系統(tǒng)時間同步、電力通信網(wǎng)的頻率同步,以及利用北斗短報文在偏遠無人地區(qū)的數(shù)據(jù)采集回傳等各個方面,形成了多種北斗+電力的應用解決方案,在電網(wǎng)生產和管理中也得到了廣泛的應用。
 
隨著電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展,調度自動化、變電站雷電定位、功角測量單元、行波測距等裝置對時間精度提出更加嚴格的要求。
 
在授時方面,國網(wǎng)分別在2009年、2013年發(fā)布了兩項時間同步規(guī)范。從2012年開始每年以2000多臺的速度,對僅有GPS授時的裝置進行改造。截至2016年,共有11類800多套調度自動化主站系統(tǒng)接收了北斗時間信號。
 
北斗系統(tǒng)在國網(wǎng)的廣泛應用,給國網(wǎng)的生產和管理提供了巨大的幫助。特別是“十三五”期間,國網(wǎng)對配電網(wǎng)在提升裝備標準化、完善配網(wǎng)網(wǎng)架結構、配電網(wǎng)精益化管理、配電通信網(wǎng)四個方面提出了更嚴格的要求,目標是加快向現(xiàn)代化主動配電網(wǎng)的轉型升級,這都離不開北斗和配電網(wǎng)的探索性融合。
 
2016年,國網(wǎng)信通產業(yè)集團與中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,旨在推動北斗精準服務網(wǎng)在電力行業(yè)的落地應用。
 
根據(jù)合作協(xié)議,國網(wǎng)負責引領北斗精準位置展開規(guī)模化應用,推進北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的落地應用,而北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供電力管網(wǎng)的精細化管理和服務。
 
國網(wǎng)信通產業(yè)集團董事長、黨委書記王政濤表示,國網(wǎng)探索北斗系統(tǒng)在電網(wǎng)生產和企業(yè)管理中的創(chuàng)新應用取得了一系列突破性成果,北斗在技術上可滿足國網(wǎng)建設、應用對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的需求,大力推廣北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的電力應用時機已經(jīng)成熟。
 
2019年,國網(wǎng)信息通信產業(yè)集團牽頭建立北斗開放實驗室首個電力行業(yè)分實驗室。該實驗室是北斗開放實驗室序列唯一一家電力行業(yè)分實驗室,將北斗系統(tǒng)的位置服務網(wǎng)與能源專業(yè)地圖、能源物聯(lián)網(wǎng)深度結合,建設北斗電力高精度位置服務生態(tài)鏈。
 
事實上,如今國網(wǎng)發(fā)展北斗的心情更加迫切。
 
早在2018年,國網(wǎng)提出建設“能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”的戰(zhàn)略目標。此后,能源互聯(lián)網(wǎng)一直是國網(wǎng)的主攻方向。
 
而能源互聯(lián)網(wǎng)的建設離不開導航定位、精準授時、短報文通信等服務。
 
目前,以能源互聯(lián)網(wǎng)5G應用、電力北斗應用等為代表的新型數(shù)字基礎設施,已成為國網(wǎng)繼特高壓、新能源汽車充電樁之后的第三大主攻方向。
 
在近期國網(wǎng)發(fā)布的“數(shù)字新基建”十大重點建設任務中,也對電力北斗應用提出了明確要求。
 
即:建設電力北斗地基增強系統(tǒng)和精準時空服務網(wǎng),構建“通信、導航、遙感”一體化運營體系,在電力設備運檢、營銷服務、基建施工、調度控制等領域推廣北斗應用,向交通、物流等行業(yè)延伸提供精準授時、定位導航、地理信息等服務,助力國家北斗產業(yè)發(fā)展,年內建成電力北斗地基增強網(wǎng),推進電力運檢、營銷、基建、調控等4大領域典型應用。
 
輸電線路無人機巡檢,無人機提前按照設置好的軌跡飛行圖一鍵起飛巡檢,無需人員操控。
 
目前國網(wǎng)在電網(wǎng)基建、設備運維檢修、營銷用電數(shù)據(jù)采集、電力調度控制、車輛后勤等領域推廣北斗終端20余萬臺套。
 
北斗授時授頻方面,推廣各類終端1.1萬套,其中90%的調度主站自動化系統(tǒng)和20%的變電站時間同步裝置已接收北斗授時信號,新建及改造變電站北斗衛(wèi)星授時接入率達100%。在位于北京、上海、西安三地數(shù)據(jù)中心分別建設了3個以北斗信號為主、GPS信號為輔的一級時間源節(jié)點,國網(wǎng)下屬各單位近百萬臺信息設備實現(xiàn)北斗授時。
 
北斗定位導航應用方面,國網(wǎng)超過17萬輛生產和公務用車采用了北斗車載終端;在湖南、湖北等13家單位開展了北斗地質災害監(jiān)測預警應用;在山東、江蘇等6家單位開展基建現(xiàn)場人員和設備安全管控,累計部署終端近4000套。
 
浙江長龍山抽水蓄能電站500kV送出工程現(xiàn)場,工作人員在調試北斗手持終端。
 
配電網(wǎng)管理方面,通過北斗高精度授時和配電自動化終端有機結合,提高了故障定位準確率,縮短搶修時間。北斗短報文通信方面,在陜西、青海、甘肅等無公網(wǎng)信號覆蓋地區(qū)推廣7000余套帶有北斗短報文通信功能的用電信息采集終端,解決業(yè)務數(shù)據(jù)遠程回傳問題。
 
目前電力系統(tǒng)內對北斗技術應用的認知還需要一個逐步了解的過程,電力原有業(yè)務標準與北斗技術標準還不匹配,各個業(yè)務專業(yè)的需求還比較零散,存在需求種類多、數(shù)量少,這對于大規(guī)模推廣應用帶來了難題。如今,國網(wǎng)信通產業(yè)集團一方面正在積極爭取國網(wǎng)對北斗技術應用政策上的支持,加強北斗技術應用推廣力度,另一方面也在推動制定各類電力設備融合北斗技術的標準,促進在電力一二次設備中擴大北斗技術應用。

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