一城一北斗|電力北斗多方位應(yīng)用的探索與研究

申報單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司朝陽供電公司

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：崔文軍、王濤、蔡利峰、趙欣艷、曲衷正、董冰

一、案例簡介

本項目實現(xiàn)無人機(jī)定位完好性監(jiān)測技術(shù)，服務(wù)于巡檢線路的航線規(guī)劃、數(shù)據(jù)回傳，大幅度提高無人機(jī) 巡檢效率，作業(yè)安全，有效緩解特殊地理環(huán)境巡檢缺員問題，極大降低人員作業(yè)工作量，提高工作效率。 電力巡檢車配備了北斗設(shè)備，巡檢車的位置可實現(xiàn)準(zhǔn)實時傳送到電力調(diào)度指揮中心，調(diào)度指揮中心利用接 收到的位置信息，可調(diào)度指揮電力巡檢車，從而實現(xiàn)智能化管理。研究基于北斗的鄉(xiāng)村電動車輛定位與電 網(wǎng)調(diào)度方法，深入挖掘電動車輛的儲能潛力，實現(xiàn)分布式充電負(fù)荷靈活、快速參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，形成車網(wǎng)協(xié) 同的電動車輛負(fù)荷智能調(diào)控運(yùn)行體系。研究輸電設(shè)備電磁干擾的產(chǎn)生與傳播特性，開發(fā)具有頻率選擇性的 北斗定位終端電磁干擾防護(hù)裝置，消除電磁干擾，保障北斗定位系統(tǒng)安全與作業(yè)人員安全。提出基于北斗 定位系統(tǒng)和變電站三維建模的作業(yè)現(xiàn)場不間斷安全監(jiān)控技術(shù)方法，建立整合變電站各視頻源的現(xiàn)場監(jiān)控模 型，實現(xiàn)對變電站作業(yè)人員、車輛的不間斷監(jiān)控和違章告警，提高變電站作業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化管控水平。

二、技術(shù)方案

1)針對惡劣環(huán)境下非高斯殘差類故障檢測問題，提出一種粒子濾波的北斗定位完好性監(jiān)測FPGA實 現(xiàn)方法，保障了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位可靠性問題，該項技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)于朝陽無人機(jī)線路巡檢應(yīng)用。

2)從GNSS原始觀測值出發(fā)，提出一種統(tǒng)一的多頻GNSS非差非組合模型，滿足不同導(dǎo)航系統(tǒng)不同 頻率觀測值的處理，實現(xiàn)單站提取大氣延遲，同時獲得天頂對流層延遲和電離層延遲。

3)準(zhǔn)確評估出可調(diào)度電動車輛容量，并快速地利用北斗短報文上報給電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，接受調(diào)度中心 的控制指令，進(jìn)而控制充放電裝置對電動車輛的充電以及電動車輛對充放電裝置的放電。

4)以開孔屏蔽盒作為裝置的基礎(chǔ)模型，并采用基于粒子群算法(PSO)和量子粒子群算法(QSPO)

改進(jìn)的優(yōu)化算法，對開孔屏蔽盒進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計，使最終電磁干擾防護(hù)設(shè)備能支持基于北斗定位的智能運(yùn) 檢設(shè)備在強(qiáng)電磁環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

5)研究基于北斗定位系統(tǒng)和變電站三維建模的多視頻源聯(lián)動監(jiān)控技術(shù)，建立變電站作業(yè)人員、車輛 安全狀態(tài)分析模型，實現(xiàn)對變電站作業(yè)人員、車輛的不間斷監(jiān)控和違章告警，提高變電站作業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化 管控水平。

本項目攻克了制約電力行業(yè)信息化發(fā)展的多項關(guān)鍵技術(shù)，取得了多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成 果，項目成果處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。本項目成果應(yīng)用效果顯著,為推進(jìn)電力北斗基礎(chǔ)服務(wù)能力建 設(shè)，打通電力產(chǎn)業(yè)上下游，帶動關(guān)鍵技術(shù)突破及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為朝陽電網(wǎng)各個業(yè)務(wù)專業(yè)提供可靠性的 時空服務(wù)，助力朝陽電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，推動朝陽全面振興全方位振興等方面有著重要的科學(xué)技術(shù)價值和推 廣應(yīng)用前景。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

基于北斗全天候、全天時、高精度定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)技術(shù)，根據(jù)朝陽地區(qū)實際情況，開展北斗創(chuàng) 新應(yīng)用，建設(shè)了以下5個應(yīng)用場景。

1)基于北斗+5G的無人機(jī)線路巡檢技術(shù)研究：針對惡劣環(huán)境下非高斯殘差類故障檢測問題，提出一 種粒子濾波的北斗定位完好性監(jiān)測FPGA實現(xiàn)方法，保障了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位可靠性問題，該方法授權(quán)發(fā) 明專利2項?？朔艘延袩o人機(jī)巡檢系統(tǒng)存在的定位不可靠的不足，提高了實際巡檢線路與航線規(guī)劃的匹 配度，大幅提高無人機(jī)巡檢效率，極大降低人員外業(yè)工作量，緩解了特殊地理環(huán)境巡檢缺員的問題，有效 支撐了無人機(jī)巡檢可靠應(yīng)用。

2)面向電網(wǎng)應(yīng)用的北斗星基和地基聯(lián)合增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究：充分利用現(xiàn)有的地基增強(qiáng)網(wǎng)實現(xiàn)對星基 增強(qiáng)服務(wù)的性能提升，使得在地基增強(qiáng)系統(tǒng)無法工作的區(qū)域自動切換到星基增強(qiáng)模式，并保持對巡檢車、人員等的連續(xù)穩(wěn)定高精度定位。該方法申請發(fā)明專利2項。

3)基于北斗系統(tǒng)的鄉(xiāng)村電動車輛定位與配電網(wǎng)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究：運(yùn)用北斗短報文通信回傳遠(yuǎn)程監(jiān) 控系統(tǒng)監(jiān)測到的電動車輛SOC(電池荷電狀態(tài)),建立起電力與交通多元數(shù)據(jù)融合的電動車輛熱點(diǎn)模型，

從而實現(xiàn)電動車輛與電網(wǎng)多時間尺度的運(yùn)行調(diào)控。該方法申請發(fā)明專利2項。4)輸電運(yùn)檢北斗定位終端 電磁干擾防護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用：采用基于粒子群算法(PSO)和量子粒子群算法(QSPO)改進(jìn)的優(yōu)化算法，

對開孔屏蔽盒進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計，使最終電磁干擾防護(hù)設(shè)備能支持基于北斗定位的智能運(yùn)檢設(shè)備在強(qiáng)電磁環(huán) 境中穩(wěn)定運(yùn)行。該方法申請發(fā)明專利2項。5)基于北斗定位和三維建模的變電站作業(yè)現(xiàn)場不間斷安全監(jiān) 控技術(shù)研究與應(yīng)用：室內(nèi)定位因衛(wèi)星信號受到遮蔽，衛(wèi)星觀測量不足，無法解算位置信息，利用超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)輔助定位可以對缺少的BDS觀測量進(jìn)行補(bǔ)足，使其在復(fù)雜的區(qū)域內(nèi)依舊滿足用戶的定

位需求。該方法申請發(fā)明專利2項。