电力北斗分水岭：国网1200座北斗基站年底建成将具备划时代价值
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文/大飞
编辑/瓦叔
2020年7月31日 ， 中国向全球宣布 ， 北斗三号全球卫星导航系统正式开通 ， 令世界侧目 。
这是一个极具标志性事件 。 将时间拉回到12年前 ， 2008年5月12日 ， 汶川发生了8.0级大地震 。 由于震中受灾极其严重 ， 电网、通信、交通全部被破坏殆尽 。 国家电网有限公司（下称“国网”）位于当地的电网线路被截断 ， 导致电力无法正常供应 ， 所有电力通信设备都已瘫痪 ， 抗震救灾指挥部完全无法与震中取得联系 。
危急时刻 ， 抗震救灾指挥部紧急调动了刚开始建设不久的北斗系统 ， 将北斗系统震中地区的数据链接到了指挥部 。 指挥部接收到了第一个来自北斗系统的定位信号 。 信号显示 ， 对方正向汶川地区高速前进 ， 经短报文确认 ， 这是一支武警救援部队 。 随后 ， 这支部队将震区的受灾情况以及所需物资、坐标等信息通过短报文发送到了指挥部 。
第三天 ， 临时组建的北斗导航分队携带上千部“北斗一号”终端机进入灾区 ， 终于实现了震中各点位与指挥部的直线联系 ， 为整个抗震救灾行动提供了关键的通信保障 。
这是北斗系统与救灾减灾、电力、通讯行业的首次结缘 。 北斗的出色表现让它的名字开始广为人知 ， 也让国家电网认识到北斗在电力领域应用的价值 。
为了摆脱卫星导航系统受制于人的现状 ， 把命运牢牢把握在自己的手中 。 1994年 ， 中国启动北斗卫星导航系统工程建设 。 2000年10月31日 ， 我国第一颗“北斗一号”导航卫星发射升空 ， 向全国提供服务 ， 解决了我国导航系统“从无到有”的问题 。
经过了二十多年的努力 ， 2020年6月23日上午 ， 西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭 ， 成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星 ， 北斗全球组网成功 ， 真正实现了“鸿飞河汉 ， 北斗执天” 。
在电力、交通、农林渔业、水文监测、气象测报、救灾减灾、公共安全等各个领域 ， 在我们生活中的点点滴滴 ， 很多稀松平常的事情背后 ， 都有北斗 ， 默默在为我们护航 。
在电力领域 ， 北斗可为智能电网、电力物联网、能源互联网的建设提供导航定位、精准授时、短报文通信等服务 ， 是我国能源战略发展的有效支撑手段 。
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福建厦门李林220kV变电站改造工程现场 ， 现场管理人员佩戴北斗安全帽 ， 并使用北斗智能手持终端开展工作 。
从2010年开始探索北斗在电力领域的应用至今 ， 国网已经默默地走在前列 。 国网信息通信产业集团有限公司副总经理、党委委员孙德栋对「能见」表示 ， 随着北斗三号系统全球组网的顺利完成 ， 北斗系统的服务能力和覆盖范围得到大幅度提升 ， 对于电力行业北斗应用具有划时代的推动作用 。 比如 ， 国家电网在巴西、“一带一路”沿线等国家都有电网投资建设 ， 北斗的全球组网使得这些地方的业务也能用上北斗 。 另外 ， 三代系统的短报文通信能力大大提升 ， 也会带来新一轮的业务应用增长 。
北斗是“千里眼”和“透视眼”
北斗对于电网意义重大 。
在“北斗+电力”融合发展方面 ， 电网的安全生产和业务管理与时间、空间息息相关 ， 如智慧变电站中的巡检机器人、输电线路上的巡检无人机需要北斗系统提供高精度的位置服务 ， 电力设备状态分析、电力调度中的时序同步需要北斗提供授时授频服务 ， 无公网覆盖地区的用采信息采集需要北斗提供短报文通信服务 。
北斗全球组网成功的同一天 ， 国内首个海岛电力北斗地面基站在江苏开山岛建成投运 ， 为海岛及周边海域提供精准定位、精准授时 ， 大大提高了海岛微电网的安全稳定运行能力 。
要知道 ， 北斗卫星导航系统的官方定位精度为米级 ， 但在海事、交通、电力、测绘等领域往往对定位精确度要求更高 。 比如在电力领域 ， 对电力杆塔等设备的定位要求往往需要达到厘米级 ， 这就需要在地面上建立北斗基站才能实现 。
有了电力北斗地面基站 ， 电力巡检人员就如同有了“千里眼”和“透视眼” ， 一旦发生地质灾害 ， 巡检人员不需要去现场就能了解变电站、输电铁塔等电网设施有无受损 ， 而且能发现人力所不能及的危险隐患 ， 哪怕只有几厘米的位移变化也无法逃脱北斗地基增强网基准站的“法眼” 。
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观龙500kV变电站新建工程现场 ， 轨迹监测装置正在进行现场安装调试 。
“在此之前 ， 我们在海岛上修建基础设施 ， 有时实际精度和设计精度差距较大 。 有了这个海岛基站 ， 附近海域的定位精度从米级跃升到厘米级 ， 海洋开发 ， 渔民作业都将因此受益 。 ”国网江苏思极科技公司一位负责人说 。
国网江苏思极科技公司是国网江苏省电力有限公司和国网信息通信产业集团有限公司共同组建 ， 各持股50% 。
国网信通产业集团成立于2014年底 ， 是国网整合系统内优质信息通信资源成立的全资子公司 ， 是我国能源行业主要的信息通信技术、产品及服务提供商 ， 是“国网芯”深度研发设计与规模化应用支撑的使命承担者 ， 也具体承担了国网探索北斗系统在电力行业中应用的重任 。
国网信通产业集团希望借助电力北斗精准时空服务网在导航定位授时中的优势 ， 打造时空服务运营体系 ， 构建行业时空数据资源中心；建设输电线路在线监测、变电站人员安全管控、配网杆塔监测等方面的示范应用 ， 进一步推动“北斗+电力”融合发展 。
国网信通产业集团于2017年8月整合集团内部地理信息、卫星通信、导航等相关产业优势资源成立了国网思极神往位置服务（北京）有限公司（简称“思极位置”） ， 该公司是国网系统内专业从事北斗与地理信息服务业务的产业化单位 。
思极位置以时空信息服务为核心业务 ， 打造能源行业时空智能基础设施及运营服务体系 ， 致力于成为世界领先的时空智能产品及服务整体解决方案提供商 。
除了江苏思极科技公司外 ， 国网信通产业集团已经与多家国网省级公司合资成立各省思极科技公司 ， 甚至可以为除电网外的其他行业服务 。
除了能够提高北斗卫星定位的精准度外 ， 电力北斗地面基站还可以精准授时 。 目前 ， 北斗的精准授时功能已经对接了开山岛的智能微电网系统 ， 覆盖了风机、光伏、储能、柴油机、以及海水淡化等设备 。
国网连云港供电公司信通分公司一位负责人曾表示：“目前 ， 国内电网设备对时间精度要求为毫秒级 ， 利用北斗授时功能 ， 设备时间精度提升到纳秒级 ， 远远超过电力设备安全稳定运行所需 ， 将更有利于微电网的调控运行 。 在恶劣天气或者故障发生的时候 ， 通过北斗卫星传输故障信息 ， 可以对海岛电力运行进行无死角、全天候的掌控” 。
到2020年底 ， 国网将建设1200座电力北斗基站 ， 将具备在全域范围内提供实时米级、分米级定位服务 ， 在重点区域如输电线路沿线、地质灾害高发地区提供厘米级、毫米级定位服务的能力 。
像开山岛这样的海岛型电力北斗基站 ， 国网今年根据需要还将推广建设10座 ， 并在未来3年内实现有人居住岛屿北斗信号的全覆盖 。
电力行业需要北斗
国网作为关系国家能源安全和国民经济命脉的国有重要骨干企业 ， 经营区域覆盖全国26个省（自治区、直辖市） ， 覆盖国土面积的88% ， 供电人口超过11亿人 。
随着电网规模的不断扩大 ， 对电力系统高精度授时及全网时间同步、故障测距、远程抄表、电力巡检抢修等环节提出了更高要求 。
北斗系统在汶川大地震中的出色表现给国网留下了深刻的印象 。 国网随后建立机动应急通信指挥系统 ， 并在所有的应急通信车上安装了北斗车载终端 。
随着近两年国网与北斗应用合作的加深 ， 国网现有GIS平台已和北斗卫星导航系统融为一体 ， 可实现全天候、无盲区的对应急车辆提供导航定位、位置上报、监控管理、指挥调度、安全保密、路径优化、应急救援等服务 ， 能有力保障应急抢修车辆在各种突发情况下对电力设施的检修和抢险 。
从2010年开始 ， 国网大力推进北斗在电力行业的应用和探索 。
除了高精度定位外 ， 还涵盖了电网控制领域的调度自动化系统时间同步、电力通信网的频率同步 ， 以及利用北斗短报文在偏远无人地区的数据采集回传等各个方面 ， 形成了多种北斗+电力的应用解决方案 ， 在电网生产和管理中也得到了广泛的应用 。
随着电力系统自动化的发展 ， 调度自动化、变电站雷电定位、功角测量单元、行波测距等装置对时间精度提出更加严格的要求 。
在授时方面 ， 国网分别在2009年、2013年发布了两项时间同步规范 。 从2012年开始每年以2000多台的速度 ， 对仅有GPS授时的装置进行改造 。 截至2016年 ， 共有11类800多套调度自动化主站系统接收了北斗时间信号 。
北斗系统在国网的广泛应用 ， 给国网的生产和管理提供了巨大的帮助 。 特别是“十三五”期间 ， 国网对配电网在提升装备标准化、完善配网网架结构、配电网精益化管理、配电通信网四个方面提出了更严格的要求 ， 目标是加快向现代化主动配电网的转型升级 ， 这都离不开北斗和配电网的探索性融合 。
2016年 ， 国网信通产业集团与中国卫星导航定位协会签署战略合作协议 ， 旨在推动北斗精准服务网在电力行业的落地应用 。
根据合作协议 ， 国网负责引领北斗精准位置展开规模化应用 ， 推进北斗卫星导航系统的落地应用 ， 而北斗卫星导航系统提供电力管网的精细化管理和服务 。
国网信通产业集团董事长、党委书记王政涛表示 ， 国网探索北斗系统在电网生产和企业管理中的创新应用取得了一系列突破性成果 ， 北斗在技术上可满足国网建设、应用对卫星导航系统的需求 ， 大力推广北斗卫星导航系统的电力应用时机已经成熟 。
2019年 ， 国网信息通信产业集团牵头建立北斗开放实验室首个电力行业分实验室 。 该实验室是北斗开放实验室序列唯一一家电力行业分实验室 ， 将北斗系统的位置服务网与能源专业地图、能源物联网深度结合 ， 建设北斗电力高精度位置服务生态链 。
事实上 ， 如今国网发展北斗的心情更加迫切 。
早在2018年 ， 国网提出建设“能源互联网企业”的战略目标 。 此后 ， 能源互联网一直是国网的主攻方向 。
而能源互联网的建设离不开导航定位、精准授时、短报文通信等服务 。
目前 ， 以能源互联网5G应用、电力北斗应用等为代表的新型数字基础设施 ， 已成为国网继特高压、新能源汽车充电桩之后的第三大主攻方向 。
在近期国网发布的“数字新基建”十大重点建设任务中 ， 也对电力北斗应用提出了明确要求 。
即：建设电力北斗地基增强系统和精准时空服务网 ， 构建“通信、导航、遥感”一体化运营体系 ， 在电力设备运检、营销服务、基建施工、调度控制等领域推广北斗应用 ， 向交通、物流等行业延伸提供精准授时、定位导航、地理信息等服务 ， 助力国家北斗产业发展 ， 年内建成电力北斗地基增强网 ， 推进电力运检、营销、基建、调控等4大领域典型应用 。
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输电线路无人机巡检 ， 无人机提前按照设置好的轨迹飞行图一键起飞巡检 ， 无需人员操控 。
目前国网在电网基建、设备运维检修、营销用电数据采集、电力调度控制、车辆后勤等领域推广北斗终端20余万台套 。
北斗授时授频方面 ， 推广各类终端1.1万套 ， 其中90%的调度主站自动化系统和20%的变电站时间同步装置已接收北斗授时信号 ， 新建及改造变电站北斗卫星授时接入率达100% 。 在位于北京、上海、西安三地数据中心分别建设了3个以北斗信号为主、GPS信号为辅的一级时间源节点 ， 国网下属各单位近百万台信息设备实现北斗授时 。
北斗定位导航应用方面 ， 国网超过17万辆生产和公务用车采用了北斗车载终端；在湖南、湖北等13家单位开展了北斗地质灾害监测预警应用；在山东、江苏等6家单位开展基建现场人员和设备安全管控 ， 累计部署终端近4000套 。
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浙江长龙山抽水蓄能电站500kV送出工程现场 ， 工作人员在调试北斗手持终端 。
配电网管理方面 ， 通过北斗高精度授时和配电自动化终端有机结合 ， 提高了故障定位准确率 ， 缩短抢修时间 。 北斗短报文通信方面 ， 在陕西、青海、甘肃等无公网信号覆盖地区推广7000余套带有北斗短报文通信功能的用电信息采集终端 ， 解决业务数据远程回传问题 。
目前电力系统内对北斗技术应用的认知还需要一个逐步了解的过程 ， 电力原有业务标准与北斗技术标准还不匹配 ， 各个业务专业的需求还比较零散 ， 存在需求种类多、数量少 ， 这对于大规模推广应用带来了难题 。 如今 ， 国网信通产业集团一方面正在积极争取国网对北斗技术应用政策上的支持 ， 加强北斗技术应用推广力度 ， 另一方面也在推动制定各类电力设备融合北斗技术的标准 ， 促进在电力一二次设备中扩大北斗技术应用 。
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