RNSS在電力工程的應(yīng)用與發(fā)展論文
1.引言
一般地，勘測(cè)工作都要經(jīng)過查勘、角桿測(cè)量、拉線測(cè)量、河谷寬度測(cè)量、高度測(cè)量等，為初步設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。線路工程設(shè)計(jì)是按照建設(shè)項(xiàng)目的需要，利用查勘、測(cè)量所取得的基礎(chǔ)資料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及現(xiàn)階段提供的材料等，進(jìn)行系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的過程。對(duì)技術(shù)的準(zhǔn)確應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的準(zhǔn)確處理，是設(shè)計(jì)方案質(zhì)量高低的標(biāo)準(zhǔn)之一。
2.GNSS與GIS在電力線路前期規(guī)劃中的應(yīng)用
2.1傳統(tǒng)電力線路測(cè)量存在的弊端
(1)測(cè)區(qū)一般分布呈帶狀，并且較長(zhǎng)。傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器視距較長(zhǎng)，可達(dá)1km或更長(zhǎng)。為了保證精度，需要長(zhǎng)距后視，因目標(biāo)較小，不易于尋找。一條線路往往很難通過一次勘測(cè)就可以完全合格，需要經(jīng)過反復(fù)修改路線走向，勘測(cè)人員體力付出較大。(2)勘測(cè)中存在的問題以往的電力工程測(cè)量均采用人工測(cè)量，需要帶上百米繩、標(biāo)桿、鉛筆等工具。受勘測(cè)人員自身能力限制及地形因素的影響，往往需要的時(shí)間較長(zhǎng)。在測(cè)量過程中，經(jīng)緯儀是通過點(diǎn)與點(diǎn)之間的`直接觀測(cè)而獲取測(cè)量數(shù)據(jù)的，如出現(xiàn)不通視的情況，將造成測(cè)量困難。
2.2GNSS高精度測(cè)量系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
應(yīng)用GNSS衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)，通過衛(wèi)星傳送和接收信息，可以準(zhǔn)確獲取所有相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信息及數(shù)據(jù)。GNSS測(cè)量能使測(cè)量誤差減小，測(cè)量精度更高，能進(jìn)一步提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。鑒于輸配電線路勘測(cè)工作的特點(diǎn)以及GNSS測(cè)量設(shè)備的特點(diǎn)，使其應(yīng)用于線路勘測(cè)成為必然。高精度GNSS測(cè)量設(shè)備的使用，提高了輸電線路勘測(cè)的質(zhì)量和效率。GNSSPTK測(cè)量設(shè)備的主要特點(diǎn)如下：(1)觀測(cè)站之間無需通視。觀測(cè)站相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題，GNSS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加方便，但觀測(cè)站上空必須開闊，保證GNSS接收衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。(2)定位精度高。隨著距離的增長(zhǎng)，GNSS測(cè)量的優(yōu)越性愈加突出。(3)觀測(cè)時(shí)間短。(4)提供三維坐標(biāo)。GNSS在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可測(cè)量觀測(cè)站的大地高程。(5)操作簡(jiǎn)便。GNSS測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化程度很高，在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)是安裝開關(guān)儀和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他觀測(cè)工作，如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。(6)全天候作業(yè)。GNSS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。
2.3GNSS在電力線技改前期規(guī)劃中的實(shí)際應(yīng)用
以一條10KV供電系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃，新架一條供電線路為例。首先通過電力生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)對(duì)該地區(qū)配電線路供電半徑、地理分布、負(fù)荷狀況等進(jìn)行前期分析，并在輔助設(shè)計(jì)層進(jìn)行負(fù)荷切改的模擬規(guī)劃，提出線路規(guī)劃初步方案，然后按照初步方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察。測(cè)區(qū)位于半山區(qū)，線路所經(jīng)地區(qū)樹林、房屋較多，地勢(shì)起伏較大，采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)量，難度很大。采用GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，進(jìn)行桿塔定位、距離測(cè)量、路徑選取，僅用兩天時(shí)間就完成了以往需一周時(shí)間的勘測(cè)量，完成全部線路的切改規(guī)劃，并完成了桿塔的挖坑定位工作。GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在輸配電線路中的應(yīng)用主要用于定線、定位、直線樁位及塔位的放樣，另外還可進(jìn)行平斷面的測(cè)量。GNSS能直接提供點(diǎn)位的地理坐標(biāo)，具有實(shí)時(shí)測(cè)圖和工程放樣功能。常用的放樣功能，能一次性完成線路規(guī)劃、桿塔基礎(chǔ)位置定位等各項(xiàng)工作。通過GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集桿塔精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并將其導(dǎo)入生產(chǎn)管理地理信息系統(tǒng)，能非常方便地為電網(wǎng)規(guī)劃、線路設(shè)計(jì)提供參考。通過圖上規(guī)劃，能立即獲得規(guī)劃后負(fù)荷變化情況和線路長(zhǎng)度等信息，這使電網(wǎng)前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)能夠更加合理、正確，避免人為失誤，提高了工作質(zhì)量和效率。利用地理信息系統(tǒng)和完備的數(shù)據(jù)信息可以對(duì)工程施工開展前期規(guī)劃，并跟蹤工程進(jìn)度，使工程管理工作規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、可視化，從而提高企業(yè)工程管理的效率和水平。
3.GNSS與RS技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用
RS遙感是指從衛(wèi)星或飛機(jī)上對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)，通過電磁波的傳播與接收，感知目標(biāo)的某些特性并加以進(jìn)行分析的技術(shù)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS技術(shù)能夠?yàn)檫b感傳感設(shè)備提供瞬時(shí)的三維坐標(biāo)，特別是GNSS/IMU組合導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用能夠高頻率、高精度地提供傳感器的位置與姿態(tài)信息，能夠減少甚至不需要野外控制點(diǎn)、連結(jié)點(diǎn)的測(cè)量工作，大大減少了外業(yè)工作，提高了線路勘查工作的效率。跨入新世紀(jì)以來，國內(nèi)電力勘測(cè)設(shè)計(jì)單位愈來愈關(guān)注該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，并努力將其應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中。特別是三維航空遙感數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程如下圖所示，該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員在室內(nèi)微型機(jī)上進(jìn)行路徑的多方案比較、確定最佳方案，并完成線路平面測(cè)量和縱橫斷面測(cè)量。此外，還可以利用衛(wèi)星遙感影像圖進(jìn)行輸電線路選線，衛(wèi)星遙感影像較飛機(jī)航拍影像成本少，但分辨率比較低。全數(shù)字影像測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用徹底改變了電力勘測(cè)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的作業(yè)模式，不僅極大地減輕了勘測(cè)設(shè)計(jì)人員的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是能夠最大限度地優(yōu)化線路路徑，減少線路長(zhǎng)度和跨越屋頂?shù)臄?shù)量，大幅降低了國家投資電網(wǎng)建設(shè)的成本以及工程對(duì)資源環(huán)境的破壞。以“500kV恩施-水布埡送電線路工程”為例，利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)處理航測(cè)影像進(jìn)行預(yù)選線，優(yōu)化后方案路徑與規(guī)劃選線方案綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較如表1所示。航空遙感設(shè)計(jì)優(yōu)化方案較規(guī)劃選線方案有如下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化線路較原線路長(zhǎng)度縮短了3.2km；房屋拆遷量減少了5520平方米；走線海拔高度有所降低，經(jīng)過高山大嶺地形比例降低了6%；優(yōu)化路徑交通條件較好，有利于今后施工運(yùn)行；避開了30mm重冰區(qū)，且重冰區(qū)線路長(zhǎng)度縮短了5.5km；靜態(tài)投資節(jié)省7255.4萬元。由此可見，優(yōu)化方案較規(guī)劃選線方案有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，能夠優(yōu)化路徑、降低工程造價(jià)、節(jié)約資源、提高工效、節(jié)約勘測(cè)設(shè)計(jì)成本。
4.結(jié)束語
電力行業(yè)與現(xiàn)代文明社會(huì)息息相關(guān)，電力系統(tǒng)是人類文明的生命線，現(xiàn)代社會(huì)已無法想象沒有電力供給所造成的災(zāi)難。本文首先對(duì)電力線路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，指出了傳統(tǒng)電力線路測(cè)量存在的弊端以及GNSS高精度測(cè)量系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，詳細(xì)論述了GNSS與GIS在電力線路前期規(guī)劃中的應(yīng)用和GNSS與RS技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用。充分顯示了導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于電力線路勘查不僅具有重要的現(xiàn)實(shí)意義而且對(duì)電力市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展具有深遠(yuǎn)的歷史意義。
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