RNSS在电力工程的应用与发展

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1.引言

一般地，勘测工作都要经过查勘、角杆测量、拉线测量、河谷宽度测量、高度测量等，为初步设计奠定基础。线路工程设计是按照建设项目的需要，利用查勘、测量所取得的基础资料和技术标准，以及现阶段提供的材料等，进行系统综合设计的过程。对技术的准确应用，对现场情况的准确处理，是设计方案质量高低的标准之一。

2.GNSS与GIS在电力线路前期规划中的应用

2.1传统电力线路测量存在的弊端

(1)测区一般分布呈带状，并且较长。传统测量仪器视距较长，可达1km或更长。为了保证精度，需要长距后视，因目标较小，不易于寻找。一条线路往往很难通过一次勘测就可以完全合格，需要经过反复修改路线走向，勘测人员体力付出较大。(2)勘测中存在的问题以往的电力工程测量均采用人工测量，需要带上百米绳、标杆、铅笔等工具。受勘测人员自身能力限制及地形因素的影响，往往需要的时间较长。在测量过程中，经纬仪是通过点与点之间的直接观测而获取测量数据的，如出现不通视的情况，将造成测量困难。

2.2GNSS高精度测量系统的主要特点

应用GNSS卫星定位测量系统，通过卫星传送和接收信息，可以准确获取所有相关现场的测量信息及数据。GNSS测量能使测量误差减小，测量精度更高，能进一步提高工程设计质量。鉴于输配电线路勘测工作的特点以及GNSS测量设备的特点，使其应用于线路勘测成为必然。高精度GNSS测量设备的使用，提高了输电线路勘测的质量和效率。GNSSPTK测量设备的主要特点如下：(1)观测站之间无需通视。观测站相互通视一直是测量学的难题，GNSS这一特点，使得选点更加方便，但观测站上空必须开阔，保证GNSS接收卫星信号不受干扰。(2)定位精度高。随着距离的增长，GNSS测量的优越性愈加突出。(3)观测时间短。(4)提供三维坐标。GNSS在精确测定观测站平面位置的同时，可测量观测站的大地高程。(5)操作简便。GNSS测量仪器的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务是安装开关仪和监视仪器的工作状态，而其他观测工作，如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。(6)全天候作业。GNSS观测可在任何地点、任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。

2.3GNSS在电力线技改前期规划中的实际应用

以一条10KV供电系统进行重新规划，新架一条供电线路为例。首先通过电力生产地理信息系统对该地区配电线路供电半径、地理分布、负荷状况等进行前期分析，并在辅助设计层进行负荷切改的模拟规划，提出线路规划初步方案，然后按照初步方案进行现场勘察。测区位于半山区，线路所经地区树林、房屋较多，地势起伏较大，采用传统方法进行测量，难度很大。采用GNSS卫星定位系统，进行杆塔定位、距离测量、路径选取，仅用两天时间就完成了以往需一周时间的勘测量，完成全部线路的切改规划，并完成了杆塔的挖坑定位工作。GNSS卫星定位系统在输配电线路中的应用主要用于定线、定位、直线桩位及塔位的放样，另外还可进行平断面的测量。GNSS能直接提供点位的地理坐标，具有实时测图和工程放样功能。常用的放样功能，能一次性完成线路规划、杆塔基础位置定位等各项工作。通过GNSS卫星定位系统现场实时采集杆塔精确坐标数据，并将其导入生产管理地理信息系统，能非常方便地为电网规划、线路设计提供参考。通过图上规划，能立即获得规划后负荷变化情况和线路长度等信息，这使电网前期规划和设计能够更加合理、正确，避免人为失误，提高了工作质量和效率。利用地理信息系统和完备的数据信息可以对工程施工开展前期规划，并跟踪工程进度，使工程管理工作规范化、标准化、科学化、可视化，从而提高企业工程管理的效率和水平。

3.GNSS与RS技术在电力工程中的应用

RS遥感是指从卫星或飞机上对地面进行观测，通过电磁波的传播与接收，感知目标的某些特性并加以进行分析的技术。全球导航卫星系统GNSS技术能够为遥感传感设备提供瞬时的三维坐标，特别是GNSS/IMU组合导航定位技术的应用能够高频率、高精度地提供传感器的位置与姿态信息，能够减少甚至不需要野外控制点、连结点的测量工作，大大减少了外业工作，提高了线路勘查工作的效率。跨入新世纪以来，国内电力勘测设计单位愈来愈关注该项技术的发展和应用，并努力将其应用于电网建设项目的前期规划设计中。特别是三维航空遥感数据获取系统，系统的数据处理流程如下图所示，该系统的关键技术实现了设计人员在室内微型机上进行路径的多方案比较、确定最佳方案，并完成线路平面测量和纵横断面测量。此外，还可以利用卫星遥感影像图进行输电线路选线，卫星遥感影像较飞机航拍影像成本少，但分辨率比较低。全数字影像测量系统的应用彻底改变了电力勘测设计传统的作业模式，不仅极大地减轻了勘测设计人员的外业劳动强度，更重要的是能够最大限度地优化线路路径，减少线路长度和跨越屋顶的数量，大幅降低了国家投资电网建设的成本以及工程对资源环境的破坏。以“500kV恩施-水布垭送电线路工程”为例，利用数字摄影测量技术处理航测影像进行预选线，优化后方案路径与规划选线方案综合技术经济指标比较如表1所示。航空遥感设计优化方案较规划选线方案有如下优点：优化线路较原线路长度缩短了3.2km；房屋拆迁量减少了5520平方米；走线海拔高度有所降低，经过高山大岭地形比例降低了6%；优化路径交通条件较好，有利于今后施工运行；避开了30mm重冰区，且重冰区线路长度缩短了5.5km；静态投资节省7255.4万元。由此可见，优化方案较规划选线方案有明显的技术经济优势，能够优化路径、降低工程造价、节约资源、提高工效、节约勘测设计成本。

4.结束语

电力行业与现代文明社会息息相关，电力系统是人类文明的生命线，现代社会已无法想象没有电力供给所造成的灾难。本文首先对电力线路工程勘测设计进行了概述，指出了传统电力线路测量存在的弊端以及GNSS高精度测量系统的主要特点，详细论述了GNSS与GIS在电力线路前期规划中的应用和GNSS与RS技术在电力工程中的应用。充分显示了导航系统应用于电力线路勘查不仅具有重要的现实意义而且对电力市场的蓬勃发展具有深远的历史意义。

本文作者:张婷 李洪力 杨华 工作单位:北京卫星导航中心