GPS在電力自動化的應(yīng)用研究

樊其龍 王健

摘 要：GPS即全球定位系統(tǒng)以準(zhǔn)確的定位、定時作用，在我國的電力自動化體統(tǒng)中發(fā)揮著越來越大的作用。對GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行更為廣泛和深刻的研究，是電力自動化水平不斷提升的需要，更是促進(jìn)電力在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中實現(xiàn)更大的作用的需要。但是，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，電網(wǎng)的范圍和規(guī)模逐步加強(qiáng)和擴(kuò)大，不能統(tǒng)一時間、統(tǒng)一行動的情形已經(jīng)不能與社會對電力的需要相滿足，迫切的要解決在大規(guī)模的范圍內(nèi)實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時間。恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用GPS系統(tǒng)，可以改善電力系統(tǒng)中的問題，實現(xiàn)更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：全球定位技術(shù) 電力自動化 技術(shù)應(yīng)用 應(yīng)用研究

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-01

電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的整體，組成部分繁多，眾多的變電所、發(fā)電廠、傳輸電線、終端用戶等，它們的運(yùn)營情況和線路數(shù)據(jù)大多是通過各類傳送裝備返回調(diào)控部門的。時間的差距也可能導(dǎo)致上下級反饋的數(shù)據(jù)與當(dāng)時匯報的數(shù)據(jù)產(chǎn)生差別。這樣就會導(dǎo)致上級反饋的信息和數(shù)據(jù)往往對于一段時間以前的情況有針對性，而在這段時間之后則可能因其他原因和突發(fā)事故的出現(xiàn)而失去應(yīng)有的指導(dǎo)性效果。[1]

1 全球定位系統(tǒng)GPS的含義

GPS是英文單詞Global P0sitioning System的頭字母縮寫，也就是我們通常所說的全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)是在20世紀(jì)的70年代，美國研制開發(fā)的一種運(yùn)用衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航并予以定位的系統(tǒng)，開始只是運(yùn)用于國防系統(tǒng)，現(xiàn)在面向全球進(jìn)行高準(zhǔn)確度的定位、導(dǎo)航、授時等功能的服務(wù)。將這些服務(wù)大體分成兩種類型：即標(biāo)準(zhǔn)的定位性服務(wù)、精密的定位性服務(wù)。[2]標(biāo)準(zhǔn)的定位性服務(wù)英文簡寫為SPS，主要是給民用團(tuán)體服務(wù)的，而精密的定位性服務(wù)英文簡寫為PPS則是為了政府和國防系統(tǒng)服務(wù)的。全球定位系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)美國授意服務(wù)于全球用戶，成為共享的社會資源。標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的測量范圍是：垂直方向156 m，水平方向100 m，標(biāo)準(zhǔn)時間340 mus。全球定位系統(tǒng)主要組成部分有：地面的監(jiān)控系統(tǒng)、用戶的設(shè)備系統(tǒng)和空間的星座系統(tǒng)三部分?？臻g部分由分布在6個平面軌道上的24個衛(wèi)星形成，在地球的每個時間、空間都會有4顆以上的衛(wèi)星完成監(jiān)測。所以我們才把全球定位系統(tǒng)稱為自動、高校、無縫隙、高精確度的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。地面用戶的接受是單方向的，只能收，而全球定位系統(tǒng)則能給無限的用戶傳送數(shù)據(jù)、提供服務(wù)。[3]全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星有銫原子材料鐘，這種裝備可以精確無誤切長時間穩(wěn)定的工作，保證了全球定位系統(tǒng)的收發(fā)信息時間準(zhǔn)確。

2 全球定位系統(tǒng)在電力自動化技術(shù)應(yīng)用

隨著電網(wǎng)的自動化和電力的規(guī)模水平日益提升，計算機(jī)的監(jiān)控實時性被許多電站所應(yīng)用和完善。計算機(jī)的實時性監(jiān)控對完善電力信息傳輸?shù)木_性有較大的貢獻(xiàn)。工作人員將各部分的信息與調(diào)動管制中心進(jìn)行協(xié)調(diào)，確定動作和事件的先后順序和行動時間，對站所可能發(fā)生的事故進(jìn)行正確的原因分析、順序的記錄、監(jiān)測電力數(shù)據(jù)、做好統(tǒng)計報表、判斷故障等。電力的自動化根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，對數(shù)據(jù)傳輸有著不同的要求：靜態(tài)的狀態(tài)估計，其角度精度為0.5°，時間精度為25 ?s；動態(tài)的態(tài)估計，其角度精度為1.5°，時間精度為50～250 ?s；穩(wěn)定監(jiān)測和控制狀，其角度精度為1度，時間精度為50 ?s；相角測量，其角度精度為0.1°，時間精度為5 ?s；故障定位，其位置精度為304.8 m，時間精度為0.5 ?s；自適應(yīng)繼電保護(hù)，其角度精度為0.15°，時間精度為5 ?s。從以上數(shù)據(jù)的比較可以看出，不管是從可靠性的角度還是從時間的精度上來看，全球定位系統(tǒng)都是電力應(yīng)用系統(tǒng)中的最佳時鐘統(tǒng)一的方法。[4]全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)該可以實現(xiàn)大多數(shù)站所對同時性能的需求。時間的精準(zhǔn)和同步對于電力自動化的發(fā)展有著舉足輕重的作用。通過全球定位系統(tǒng)的定位、授時作用，將大大提高高壓野外線路輸送的準(zhǔn)確度。全球定位系統(tǒng)的傳送設(shè)備與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)良好結(jié)合，將實時記錄的工作數(shù)據(jù)、狀態(tài)等進(jìn)行匯總，提高辦公的效率和成本，縮短事件處理時間，較低各種錯誤出現(xiàn)頻率。[5]另一方面，巡檢人員可以通過全球定位系統(tǒng)控制個部門的工作效率，實現(xiàn)智能、電子、信息的同步提升，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。企業(yè)方面也可以通過這種形式的傳輸實現(xiàn)無紙辦公。

3 全球定位系統(tǒng)的電力發(fā)展應(yīng)用

為了將全球定位系統(tǒng)是電力發(fā)展中廣泛推開和應(yīng)用，在更精確的角度實現(xiàn)變電站的檢測、調(diào)度、保護(hù)、巡檢等工作的效率提高，可以著手從以下幾方面進(jìn)行配置。

第一，對大量的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的處理過程中，盡量多的采取CPU作業(yè)協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行，由全球定位系統(tǒng)來實現(xiàn)時間同步。[6]

第二，運(yùn)用全球定位系統(tǒng)將傳輸方的時間數(shù)據(jù)進(jìn)行校對和處理，考慮全面的離散、采樣、畸變、測量、誤差等存在錯誤的可能性，盡可能的使實際的測量于電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)保持一致，減少錯誤出現(xiàn)的頻率和

范圍。[7]

第三，運(yùn)用計算的自由定義表達(dá)式和結(jié)果進(jìn)行圖形顯示的方式，來建立實際工作租用的理想的實驗和監(jiān)測環(huán)境。全球定位系統(tǒng)的技術(shù)有著優(yōu)異的定位、授時功能，充分運(yùn)用這些功能可以極大提高電力自動化系統(tǒng)的工作效率，為我國電力的持續(xù)、穩(wěn)定、安全、快速運(yùn)行提供強(qiáng)大技術(shù)保障。全球定位系統(tǒng)的時間、位置精度極高，且能保障全天的監(jiān)測，這些優(yōu)點(diǎn)在航空、航海、探測、國防、民生等各個方面得到了最為廣泛的開發(fā)和利用。全球定位系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的各個站所提供準(zhǔn)確的時間，這就為整個電網(wǎng)的統(tǒng)一行動提供了集體行動的基本時間

條件。[8]

參考文獻(xiàn)

[1] 辛耀中.電力信息化幾個問題的探討[J].電力信息化，2003，1（3）：20-23.

[2] 陳文升，唐洪德.數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)研究與工程實現(xiàn)[J].華東電力，2009，37（1）：124-128.

[3] 宋廣千，付國.電力同步網(wǎng)建設(shè)[J].電力系統(tǒng)通信，2005，26（3）：57-58，67.

[4] 錢天爵，瞿學(xué)林.GPS全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京：海潮出版社，1993.

[5] 王勇，李智君.網(wǎng)絡(luò)化測控設(shè)備間的時間同步[J].儀器儀表學(xué)報，2006，27（9）：1085-1089.

[6] 潘新民，王燕芳.單片微型計算機(jī)實用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，1992.

[7] 韓富春．電力系統(tǒng)自動化技術(shù)[M]．北京：中國水利水電出版社，2003．

[8] 韓英鐸，王仲鴻，林孔興，等．電力系統(tǒng)中的三項前沿課題：柔性輸電技術(shù)，智能控制，基于GPS的動態(tài)安全分析與監(jiān)測系統(tǒng)[J]．清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997（7）：l-6．