GPS在架空輸配電線路設計中的應用

昆明耀龍電力工程設計有限公司 650200

摘要：架空輸配電線路是我國電網(wǎng)建設中非常重要的環(huán)節(jié)，尤其是隨著國家社會發(fā)展對于電力需求的不斷提高，更多高科技信息技術也逐漸加入到了架空輸配電線路的系統(tǒng)設計應用中，為它的安全可靠、經(jīng)濟合理運行奠定了扎實基礎。

關鍵詞：架空輸配電線路；GPS；設計；測量

1基于GPS的架空輸配電線路設計應用

1.1 GPS系統(tǒng)在設計中運用的要點解析

基于GPS系統(tǒng)的架空輸配電線路設計還是相當復雜的，所以在設計運用過程重要注意以下幾個要點。

1.1.1因地制宜

要根據(jù)現(xiàn)場實際地形來確立GPS設備的安裝位置，由于基準站是固定的，所以GPS也要結合基準站與當?shù)貙嶋H地形位置來進行安裝位置確定工作，保證無線電波移動與基準站的緊密相連，接收到更好的衛(wèi)星信號。此時建議選擇無強電磁干擾和實地上空視野較為開闊的地點建立基站，并確立基站與GPS系統(tǒng)安裝位置之間的距離。

1.1.2規(guī)劃設計線路

在設計架空輸配電線路過程中，設計單位要根據(jù)架空輸電線路的線路走向進行勘察與定線，重點研究設計方案的可行性與經(jīng)濟性，并進行綜合比較。在確定方案之后，再實施精確化定位，明確線路，證明設計方案的可行性。這樣做既能節(jié)省開支，也能降低工作量。而在對架空輸配電線路進行加密測量時，可以利用移動終端作為控制網(wǎng)基礎，并針對想要測量的點位實施加密控制，然后再開始測量。在針對架空輸配電線路工程的測量過程中，可以將GPS移動系統(tǒng)終端中的控制網(wǎng)絡作為基礎來進行測量，也能增加對較高等級控制點的相對控制。所以，基于技術加密測量控制的GPS技術將會更加流暢和便利，這要在測區(qū)內(nèi)（10km范圍內(nèi)）保證有3個或以上的測量控制點，就能滿足測控需求。

1.1.3復測

當設計單位前期工作正式結束后，就可以上施工單位嚴格按照原始樁位對線路實施復測，在明確新設計原始樁位的具體位置以后，移動站專業(yè)操作人員就可以移動GPS點位，實施相關性測量。一般情況，GPS技術通過接收衛(wèi)星電波信息實現(xiàn)測量需求，它具有觀測距離長、測站間無通視需求等特色，反思可以覆蓋1顆衛(wèi)星的接收機范圍內(nèi)都可以實時測量。根據(jù)基本測量原理，復測可以同時兼顧5顆以上的衛(wèi)星定位。所以，在線路測量距離方面，GPS相比于常規(guī)測量技術更加具有優(yōu)勢。

1.1.4輔助設備增加

如果在線路設計施工過程中出現(xiàn)交叉跨越點，則一定要相應增加輔助樁、方向樁、直線樁等設施，并且采集這些樁位線路的樁點坐標，對線路進行放樣，再通過操作移動站的方式來移動操作將樁位精確化，按照實際需要相應增加方向樁與輔助樁。

1.1.5設備放樣

如果在設置輔助樁、增加樁的過程中出現(xiàn)交叉障礙物時，就應該利用放樣設備中的指示功能對線路范圍內(nèi)的障礙物進行走向方面的定位。根據(jù)設計標準及要求來確定障礙物與線路之間可能存在的安全距離，并對障礙物進行碎部點的采集，然后根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)來實施計算，推算出障礙物是否有必要拆除，并計算出障礙物被拆除的周邊面積[1]。

1.2基于GPS系統(tǒng)的架空輸配電線路數(shù)據(jù)采集與組織

1.2.1利用GPS測量

在架空輸配電線路的GPS信息系統(tǒng)建設過程中，應該為地理背景圖層疊加電力設備圖層，但是在繪制圖層過程中很可能出現(xiàn)線路電纜走向與設備重合的問題，這時就需要利用手持GPS定位儀對設備進行定位，進而重新選擇配電線路的設備定位，它還需要借助GPS采集電桿桿塔的幫助共同完成設備地理信息收集。在設置GPS系統(tǒng)參數(shù)時，其原則是保持設備投影的方式與電子地圖投影方式一致，這樣做的目的也是為了確保測量設備位置信息與實際地形信息完全吻合。

1.2.2架空輸配電線路的拓撲結構分析

架空輸配電線路的配電管理應該包括主變、變電所、線路、電桿桿塔、各類開關、配電變壓器以及電容器等等，它們都是連接電力用戶的主要銜接部分，分布相對密集有序，因此它們應該存在著地理邏輯關系。考慮到配電網(wǎng)是相對復雜的系統(tǒng)，所以在設計架空輸電線路時應該有效的記錄電網(wǎng)結構與圖形物理空間結構，為它們建立并存儲相互之間的邏輯位置結構，這就是對架空輸配電線路拓撲關系的建立[2]。

2基于GPS系統(tǒng)輔助的架空輸配電線路設計應用

2.1線路設計

在某地區(qū)的架空輸電線路設計中，就運用到了GPS航拍技術進行制圖。在完成拍攝制圖后，設計人員根據(jù)地區(qū)地理形勢與周邊環(huán)境的實際情況選擇了適合于架空線路鋪設的走廊。

首先是對線路中轉(zhuǎn)角樁位置的定位，定位Yi樁，然后計算各個Y樁之間的理論轉(zhuǎn)角度數(shù)與各個Y樁之間的理論距離，并對所提出的設計方案展開對比，確定最佳路徑。對地理坐標控制點進行采點放樣，此過程中要用用到GPS系統(tǒng)中的RTK功能。在使用RTK功能時，要在已知的3個點上放置3臺靜態(tài)模式的GPS接收系統(tǒng)，隨后對數(shù)據(jù)進行采集。一般來說，數(shù)據(jù)的靜態(tài)采集都要在1～5小時左右內(nèi)才能完成，這要根據(jù)架空線路中已知基準點的位置和路徑長度來決定。外業(yè)數(shù)據(jù)采集人員會將所采集到的數(shù)據(jù)通過電腦進行靜態(tài)分析，并將所分析的數(shù)據(jù)記錄于GPS終端接收裝置中。根據(jù)靜態(tài)GPS裝置所分析出的坐標點信息結合航拍內(nèi)容，就可以得出電桿桿塔的位置信息及其它詳細信息。在結合了所有信息之后，就可以為架空輸配電線路設計出其路徑的橫斷面圖。所以該地區(qū)架空輸配電線路的初步設計圖應該如圖2.

圖2某地區(qū)架空輸配電線路的設計路徑示意圖

由于采用了GPS定位中的靜態(tài)功能，所以該地區(qū)的架空輸配電線路在設計過程中利用到了GPS基準站所接收到的衛(wèi)星信號，讓坐標點能夠評議到所需要的位置附近進行定位。然后根據(jù)已知的控制點來精確確定出電桿桿塔的位置。在精確度方面，利用GPS定位后的設計在實際施工中可以將誤差降低到厘米級別，能夠完美滿足架空輸配電線路中的一切施工要求。

2.2基于動態(tài)GPS的線路復測應用

利用動態(tài)GPS進行線路復測是為了查驗GPS定位功能的實際應用效果。該地區(qū)的架空輸配電線路工程主要將線路復測劃分為了兩個長度的兩部分，每部分長度都為25公里，其中一部分采用了GPS進行線路復測，另一部分則采用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀進行復測。

復測之前首先要對移動站的基準點進行校正，將移動站分別安置于已知的3個樁位上，然后按照基準站測得3個樁位的實測坐標，并將實測坐標與已知坐標進行對比校正。如果精度誤差滿足要求，則可以進行線路復測與校正點的放樣。校正點的多少取決于實際線路設計的需求，如果校正點多，那么說明測量精度也會隨之提高。

而在復測階段，要根據(jù)三維坐標來設立空間線段，根據(jù)桿塔塔位樁來找到輔助樁位置，并測出樁間的線路方向距離，在修正樁位距離之后，再尋找下一樁位，重復該操作，并時刻保證樁位點坐標設計符合設計數(shù)據(jù)[3]。

總結：通過GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及GIS地理信息系統(tǒng)的輔助，我們大幅提升了架空輸配電線路的設計效率，也讓它的設計規(guī)劃更加完善合理，提高了電力系統(tǒng)的工作質(zhì)量與效率。而且隨著社會對電能要求的不斷提高，架空輸配電線路設計一定也會逐漸深入，為人們提供更為豐富和更加安全的電力服務。

參考文獻：

[1]楊紅武.解析GPS在架空輸配電線路設計中的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2014，（19）：29-29.

[2]郭丹.基于GIS配電網(wǎng)規(guī)劃輔助設計系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].張廣月，2007，47-49.

[3]程鑫淼.GPS在架空輸配電線路設計中的應用研究[J].通訊世界，2015，（2）：91-92.