南方电网布局星地融合，加速数字化转型

今年是“十四五”开局之年，如何用好“国之重器”北斗，成为各行各业面临的一道必答题，电力行业给出了自己的答案。

今年4月26日，我国两大电网公司之一的中国南方电网有限责任公司（下称南方电网）发布了《南方电网公司北斗卫星导航系统“十四五”应用规划》（下称《规划》）。《规划》内容显示，南方电网正在建设集北斗位置服务、短报文通信管理和时频监测等基础模块于一体的运营服务平台，届时可为广东、广西、云南、贵州、海南五省提供北斗高精度定位服务，这将在电网无人机自主巡检和地质灾害监测等方面发挥重要作用。

▲南方电网建成的北斗地基增强站

而在《规划》发布前三个月，南方电网已建成576座北斗地基增强站，为北斗在南方电网经营区内的大规模应用拉开了序幕。无独有偶，我国另外一家电网公司国家电网有限公司在去年年底也建成了1179个北斗地基增强站，首次形成了其覆盖经营区内的电力北斗精准服务网。

同时，为了弥补北斗地基增强站的不足，南方电网正在布局北斗高精度星地融合技术（下称星地融合），进一步深化北斗在电网行业的应用。从建设北斗地基增强站到布局星地融合，北斗+电力的未来，更为可期。

北斗与电力的首次结缘，始于2008年发生的汶川地震。由于震中受灾极其严重，电网、通信、交通全部被破坏殆尽，导致电力无法正常供应，使得所有电力通信设备均已瘫痪，使得抗震救灾指挥部完全无法与震中取得联系。危急时刻，指挥部紧急调动了刚开始建设不久的北斗二代导航系统。借助北斗短报文功能，指挥部从最先赶赴灾区救援队伍那里得知了震中受灾情况以及所需物资、坐标等信息。随后，指挥部临时组建北斗导航分队，携带上千部北斗终端机进入灾区，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。

北斗在汶川地震中的突出表现，让两家电网公司认识到北斗在电力行业的应用价值。彼时，我国电网系统内长期以来采取GPS作为定位授时的技术手段，而电力系统属于国家能源生产的关键行业及领域，使用国外卫星导航系统会存在安全风险。与此同时，随着北斗逐渐完善，国家在推进北斗深化应用的战略部署过程中，要求央企落实责任担当，强化北斗应用与企业发展融合，使其成为实施北斗应用的主力军。

于是，从2010年开始，身为央企的两家电网公司大力推进北斗在电力行业的应用与探索。其中，南方电网针对北斗的高精度定位、导航、短报文、授时四大功能，结合电力的实际需求开展了试点应用，并取得了一系列突破性成果。

• 在高精度定位方面，南方电网在广东电网率先试点实现了RTK无人机巡检，提高了线路巡视效率和巡视质量，从而更好地保障安全可靠供电；

• 在导航方面，南方电网的办公车辆全部安装了北斗车载终端，实现了车辆集中和统一管理；

• 在短报文方面，南方电网在贵州试点解决了偏远无公网覆盖区域的通信手段匮乏、用电信息采集难问题；

• 在授时方面，南方电网在电力调控领域、管理信息领域已全面推广应用北斗授时信号。
  

然而，为了进一步保障电力数据安全，以及助力电网数字化转型，南方电网深化北斗应用迫在眉睫。对此，南方电网数字电网研究院有限公司主管陈远解释道，南方电网一直以来用的是外部单位开发的高精度位置服务系统，这样一来电力很多包括巡检在内的数据以及位置数据会暴露在电网之外。“如果我们在变电站里建北斗地基增强站，然后形成自己的北斗高精度服务网，电力数据就能在内网进行传输，数据安全就有保障。”同时，陈远指出，南方电网在数字化转型过程中离不开高精度位置服务的支撑，而基于北斗地基增强系统，实时定位精度可由米级提升至厘米级甚至毫米级。

为此，南方电网于2018年在广东建成了第一座北斗地基增强站，正式拉开了北斗高精度应用的大幕。

借助北斗地基增强站，南方电网率先在电力巡检上尝到了甜头。当第一座北斗地基增强站在广东电网的一座变电站建成后，南方电网迫不及待地开展了无人机自主巡检的测试。

在此之前，南方电网的电力巡检主要采用依托北斗信号的RTK无人机巡检和人工巡检。尽管相较于传统的人工巡检模式，RTK无人机巡检效率是人工巡检模式的6~10倍，且又能减少巡检人员危险系数，但其本身也存在不足。一方面，使用RTK无人机巡检的前提是在作业之前，每隔2~3公里架设1座临时基站，且由于无法保证每次架设的位置完全一致，导致基于临时基站获得的数据无法复用，每次巡检之前都需重新建站，使用成本高。另一方面，存在信息安全隐患。这是因为在基于临时基站采集电网三维地理信息的过程中，会产生大量的离线数据，在传输、解算环节，容易造成数据丢失。

上述RTK无人机巡检面临的不足，北斗地基增强站都能解决。对此，陈远解释道，有了北斗地基增强站，不仅不用建临时基站，同时形成的统一时空基准地理信息数据，可作为无人机航线规划和飞行作业的统一参考，避免了航线重复规划，而且解决了RTK定位精度随距离变化的问题，其精度均一的高精度定位为无人机飞行控制系统稳定性提供了有力保障。“更为重要的是，北斗地基增强站能将普通的米级定位精度精确到厘米级，这能保证无人机按照预设航线进行精准起飞、巡检、下降、着陆。”陈远说。

于是，基于北斗地基增强站，南方电网工作人员通过提前建立巡检输电线路的三维建模和航线规划后，在满足安全距离的条件下，无人机按照设定好的路径对线路进行自动巡检。最后数据显示，此次无人机自主巡检完成一基双回路杆塔的巡检仅需5~10分钟，效率较以前提升了3倍以上。“可以说，无人机自主巡检既提高了巡视效率和可靠性，又保障了巡视人员的安全。”陈远说。

这次成功尝试，为南方电网探索出了一条无人机自主巡检的新路子。随后，无人机自主巡检逐渐在南方电网建有北斗地基增强站的地区推广开来，这大大提高了南方电网电力巡线智能化水平。

▲南方电网开展无人机自主巡检

除了能为电力巡检提速，北斗地基增强站还能感知到电网设备毫米级的位移变化。为此，南方电网依托北斗地基增强站，开展了输电杆塔等电力设备监测等工作。通过北斗地基增强站对输电杆塔进行全天候自动监测，哪怕输电杆塔发生几分米乃至几毫米的位移或倾斜，南方电网也能够第一时间监测到，从而大幅减轻人工巡视输电杆塔的难度和负担，提高输电杆塔倾斜位移预警能力和工作效率，提升输电线路安全可靠性。

在尝到北斗地基增强站释放的高精度定位的红利后，南方电网加快了北斗地基增强站建设的步伐。2018年至2019年两年间，南方电网建设了31座北斗地基增强站。而这一数量在2020年增至607座，实现了南方电网经营区域全覆盖，为全网提供高精度定位信息奠定了基础。“同时，北斗地基增强站是南方电网深化北斗应用的重要基础设备，是助力实现北斗高精度位置服务的重要保障。”陈远补充说道。

▲南方电网北斗基准增强站设计点位分布图

在去年建设的576座北斗地基增强站中，南方电网把云南省的202座北斗地基增强站建设任务交给了中海达。之所以选择中海达，陈远表示，“中海达作为国内卫星导航的领军企业，无论技术实力、产品质量，还是售后服务都有较大优势，使得北斗地基增强站建设有保障。”

中海达也用实际行动回报了南方电网的信任。从去年9月开始建设，中海达保质保量提前完成了所有北斗地基增强站建设任务。正是在中海达等承建厂商的推进下，576座北斗地基增强站仅用6个月全部建成。“非常感谢承建厂商，如果没有它们的辛苦付出，北斗地基增强站建设任务很难按时完成。”

陈远指出，根据部署，576座北斗地基增强站需在去年年底建成。“这意味着平均每天要建成3~4座北斗地基增强站，这个工作量非常大。”加上变电站对北斗地基增强站的施工有严格的规定，不仅要求施工人员进行安全规定考试，填写变电站工作票，而且进到变电站后需要受到安全管控的约束，这无形中增加了北斗地基增强站施工的难度。面对时间紧、任务重的任务挑战，中海达等承建厂商及时响应，派出精干力量，并在各地电网公司的紧密配合下，此次北斗地基增强站的建设任务得以提前完成。

▲中海达承建的南方电网北斗地基增强站

“通过评估，576座北斗地基增强站的数据稳定，现已接入到南方电网总部基站平台。”陈远说。这批北斗地基增强站建成后，贵州成为最先受益的地区，这是因为去年南方电网首座北斗地基增强站在贵州电网贵阳220千伏曹关变开工。

今年入冬以来，贵州省内76个县最低气温低于0℃，贵州电网公司所辖10千伏及以上线路覆冰达800余条。在此之前，贵州电网覆冰监测手段以在线监测为主、人工观冰为辅。如今，贵州电网引入了北斗后，有效避免过去大山深处监测终端掉线及信号传输受阻等问题，有序部署防冰抗冰，全力保障凝冻天气下电网运行安全稳定，这是南方电网首次用北斗实施凝冻天气覆冰监测。

贵州电网的应用案例，只是南方电网依托北斗地基增强站深化北斗应用的一个缩影。根据南方电网今年发布的《规划》，在“十四五”期间，南方电网将围绕生技、基建、物资、营销、调度、安监、国际、公共等八大业务领域，进一步扩展北斗系统在电力业务的应用范围，通过打造一系列具有公司特色的典型示范应用，以提升智能电网数据共享、智能决策水平。

去年北斗三号系统全面建成，其可以提供星基增强、国际搜救、精密单点定位等多样化服务。在北斗三号系统众多的服务中，星基增强服务吸引了南方电网的关注。因为星基增强服务不仅可以补充北斗地基增强站覆盖不到的区域，扩大服务范围，而且可以进一步提升精准位置服务的可靠性。

“当前，南方电网正在规划和布局星地融合。一旦实现，势必会给电力行业带来新变化。”陈远指出，这种新变化主要体现在两个方面。一方面在无公网信号或者信号较弱的地区，电力部门可以开展电力数据采集、数据传输，电力设备监测，无人机自主巡检等工作。另一方面星地融合的北斗统一时频系统，可产生高精度和高完好性的时间和频率基准信号，从而确保全网的时间统一，以保障电网安全运行。

当得知中海达研发出了星地融合增强系统后，陈远很激动地说：“欢迎中海达等领军企业来南方电网推广应用星地融合。”陈远对新技术的渴望源于北斗带给电力行业的巨大红利。一方面北斗提升了电力运维的工作效率，无人机自主巡检效率提升三倍以上便是最好的佐证；另一方面北斗提升了电力设备和人员的安全。他以人员管控为例，当携带有北斗高精度定位终端的作业人员进入作业区域时，南方电网搭建的北斗平台可以自动提示作业人员所在位置的安全状态，在其进入极度危险作业区域前进行预警和提示，避免因工作疏忽造成安全责任事故。

当下，为了贯彻党中央要求央企抓住数字产业化、产业数字化赋予的机遇，引导数字经济和实体经济深度融合，推动经济高质量发展的精神，南方电网正在积极推动数字电网、数字企业、数字服务和数字产业建设。而这些数字化的建设，离不开星地融合等新技术的强力支撑。“这也是南方电网迫切布局星地融合的重要原因。”为此，陈远认为，星地融合只要技术够稳定够先进，就能短时间内在电力行业实现大规模的应用。“这既是电力行业实际需求所致，也是央企落实深化北斗应用的职责所在。”他期待星地融合能为电力行业书写新篇章。