北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）在智能電網(wǎng)的應(yīng)用與展望

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）在智能電網(wǎng)的應(yīng)用與展望摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Beidounavigationsatellitesystem,BDS）對于智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要的推動作用。從BDS的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢分析出發(fā)，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對BDS在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用開展研究。構(gòu)建基于BDS的統(tǒng)一時空信息支撐框架，從授時、定位導(dǎo)航和短報文通信等方面分析BDS在智能電網(wǎng)的相關(guān)典型應(yīng)用，結(jié)果表明：BDS是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐組件，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)綜合應(yīng)用會對BDS起到融合增強效果，而BDS在智能電網(wǎng)的深化應(yīng)用還面臨成本、應(yīng)用場景拓展、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等挑戰(zhàn)。引言自1994年中國啟動北斗一號系統(tǒng)的工程建設(shè)以來，從北斗一號起初僅為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務(wù)，到北斗二號面向亞太地區(qū)用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務(wù)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Beidounavigationsatellitesystem,BDS）歷經(jīng)26年的持續(xù)發(fā)展，2020年6月全面建成的北斗三號系統(tǒng)將為全球用戶提供授時、定位導(dǎo)航、全球短報文通信和國際搜救服務(wù)，同時可為中國及周邊地區(qū)用戶提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區(qū)域短報文通信等服務(wù)。BDS作為著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施，是中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域。BDS已成為被聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會認(rèn)定的全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)之一。相比于GPS的信號可靠性不能充分保障、易受“干擾”等弊端,BDS具有抗遮擋能力強、服務(wù)精度更高、服務(wù)能力更強等特點。隨著中國衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用功能和性能有很大提高空間。2009年9月，中國確立“天地互備，以北斗為主”的電力授時體系，開辟了智能電網(wǎng)建設(shè)的新紀(jì)元。目前，電力行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開展了基于BDS的各類應(yīng)用研究，集中體現(xiàn)在電力授時系統(tǒng)、輸電桿塔滑移監(jiān)測及狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警、用電信息采集、新能源電廠調(diào)度數(shù)據(jù)安全采集與傳輸、應(yīng)急終端等方面的應(yīng)用。在國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)，要求新建/改造調(diào)度主站/變電站的時間同步裝置接收北斗授時信號；各省公司電力通信頻率同步網(wǎng)的基準(zhǔn)時鐘源全部接入北斗信號，重要節(jié)點接收北斗授頻信號；通過安裝形變監(jiān)測設(shè)備、布置基準(zhǔn)站的方式預(yù)計將在2022年實現(xiàn)對輸電線路桿塔的全覆蓋監(jiān)測，為在電力行業(yè)的深化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。雖然BDS已經(jīng)在各個“點”和“線”取得了豐富成果，但相比于其在智能電網(wǎng)中的廣闊應(yīng)用前景，與基于北斗的時空信息綜合服務(wù)成為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐、各環(huán)節(jié)可用的目標(biāo)還有很大距離，需要從智能電網(wǎng)的長期發(fā)展進(jìn)行全局化考慮，當(dāng)前迫切需要系統(tǒng)化地開展BDS在智能電網(wǎng)應(yīng)用的綜合體系設(shè)計和深入應(yīng)用挖掘。1北斗導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)現(xiàn)狀北斗二號系統(tǒng)通過發(fā)播B1Ⅰ和B2Ⅰ公開服務(wù)信號，免費向亞太地區(qū)提供公開服務(wù)，服務(wù)范圍覆蓋南北緯55°、東經(jīng)55°～180°的區(qū)域，實現(xiàn)定位精度優(yōu)于10m、測速精度優(yōu)于0.2m/s、授時精度優(yōu)于50ns的性能指標(biāo)。2智能電網(wǎng)建設(shè)對BDS的需求分析智能電網(wǎng)以堅強網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息通信平臺為支撐，需要集成各種先進(jìn)傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)和自動控制技術(shù)才能具備高度信息化、自動化、互動化特征，是能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保的智能電網(wǎng)體系，實現(xiàn)清潔能源的充分消納、提升輸配電網(wǎng)絡(luò)的柔性控制能力、滿足并引導(dǎo)用戶多元化負(fù)荷需求是智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。隨著大規(guī)模新能源的并網(wǎng)以及分布式新能源的接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得越發(fā)復(fù)雜，新能源出力的不確定性也給電力系統(tǒng)的安全監(jiān)測和穩(wěn)定運行帶來了一定的困難。電力系統(tǒng)對于可觀性和可控性的需求也愈發(fā)突出。在此背景下，智能電網(wǎng)對于BDS需求突出體現(xiàn)在基礎(chǔ)功能需求和應(yīng)用需求2個方面。2.1基礎(chǔ)功能需求充分利用北斗的精密授時授頻、精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航、短報文通信功能，進(jìn)行“北斗+電力”模式的應(yīng)用和探索，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供支撐。(1）對高精度授時的需求。統(tǒng)一時間系統(tǒng)是智能電網(wǎng)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。一方面，調(diào)度自動化系統(tǒng)、雷電定位系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等各類系統(tǒng)和同步相量測量裝置（PMU）、事件順序記錄（SOE）、故障錄波器等設(shè)備對時間精度提出了更加嚴(yán)格的要求；另一方面，提供全網(wǎng)統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)是電網(wǎng)各級調(diào)度機(jī)構(gòu)、發(fā)電廠、變電站、集控中心等能夠進(jìn)行時間一致性的實時數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。雖然各類電力自動化系統(tǒng)對時鐘基準(zhǔn)的需求也有差異（例如PMU要求時鐘偏差不能超過55μs，否則不能保證相位誤差在1°以內(nèi)；而普通的變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)精度在100～500ms），但隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等各類應(yīng)用的發(fā)展，智能電網(wǎng)對各類數(shù)據(jù)的時鐘精度要求越來越高，BDS的20ns授時精度和可靠性都具有很大的優(yōu)勢，可為智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供有力支撐。(2）對精確定位和導(dǎo)航服務(wù)的需求。對特高壓線路、重要輸電通道及特殊地質(zhì)條件的輸電線路桿塔塔基的滑移情況進(jìn)行監(jiān)測，是提高輸電線路災(zāi)害預(yù)警能力的有效途徑，是保障智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)安全可靠運行的必要基礎(chǔ)。通過在輸電桿塔關(guān)鍵位置安裝北斗監(jiān)測點設(shè)備、監(jiān)測點附近建設(shè)基準(zhǔn)站的方式，可以實現(xiàn)厘米級、毫米級精度的塔基相對偏移量監(jiān)測。架空輸電線路的運維環(huán)境日趨復(fù)雜，僅僅依靠人工巡檢方式已不能滿足越來越嚴(yán)格的運維檢修要求，尋求提高線路巡檢工作自動化程度的智能化巡檢工作模式成為必然。有人直升機(jī)和無人機(jī)巡檢方式應(yīng)運而生。無論是直升機(jī)還是無人機(jī)，除了通過機(jī)載的傳感設(shè)備（如相機(jī)、紅外成像儀等）對架空線路進(jìn)行巡查外，還必須有導(dǎo)航定位系統(tǒng)的支持才能保證設(shè)備定位的有效性和無人機(jī)飛行的安全性。電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和在運電動汽車數(shù)量的增長，使得充電站（樁）的實時定位和車輛導(dǎo)航需求也進(jìn)一步增長。一方面，基于BDS/GPS的電動汽車充電站智能定位系統(tǒng)可以將接收到的充電站（樁）的位置信息嵌入內(nèi)置電子地圖中，實現(xiàn)對充電站（樁）的實時定位和電動汽車充電路徑的規(guī)劃和優(yōu)化[23]；另一方面，基于BDS/GPS的車載終端可以遠(yuǎn)程監(jiān)測電池狀態(tài)、跟蹤電動汽車位置，實現(xiàn)電池故障的診斷和電池特性的分析。(3）對短報文通信的需求。對于部分既沒有公網(wǎng)信號覆蓋又沒有光纖通信鏈路而部署專網(wǎng)成本過高的偏遠(yuǎn)地區(qū)而言，存在3類問題亟待解決。一是處于偏遠(yuǎn)地區(qū)的輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)（傳感器類）上傳難、回傳實時性差問題；二是小水電、自備電廠、分布式光伏等非統(tǒng)調(diào)電廠的電力信息采集和傳輸問題；三是這類地區(qū)的用電信息采集長期以來依賴人工抄表，與用電信息采集系統(tǒng)要求的“全覆蓋、全采集、全費控”的目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。BDS的短報文通信實時性高、覆蓋范圍廣、傳輸安全可靠的優(yōu)點，契合了各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，通過輸電線路現(xiàn)場與主站間信息的實時傳遞，為線路巡檢人員提供定位和導(dǎo)航功能；解決非統(tǒng)調(diào)電廠信息采集應(yīng)用需求；通過“北斗+采集終端”模式完成無信號偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電信息采集。2.2應(yīng)用需求BDS的應(yīng)用還涉及眾多其他因素，客觀上決定了其應(yīng)用的范圍和效果。(1）成本限制。對所有設(shè)備/系統(tǒng)都配置BDS接口芯片以及配套的處理系統(tǒng)，雖然可以得到最好的時空信息服務(wù)，但是過高的成本也會限制BDS的廣泛應(yīng)用。事實上，不同的應(yīng)用對時空信息服務(wù)的精度要求是有區(qū)別的，同時考慮BDS信號的復(fù)用可以降低總體成本。(2)ICT支撐。BDS應(yīng)用并不僅僅限于接收到衛(wèi)星信號。實際上，BDS的真正價值體現(xiàn)在基于ICT技術(shù)對衛(wèi)星信號的進(jìn)一步處理和挖掘。同時，ICT支撐也是BDS信號的共享和復(fù)用的基礎(chǔ)。(3）部署便利性。限制BDS應(yīng)用范圍和深度的一個重要因素是部署是否方便。如果BDS的應(yīng)用需要對原有系統(tǒng)做大的改變或者較多的二次開發(fā)等，都難以使其大范圍推廣應(yīng)用。(4）標(biāo)準(zhǔn)體系。真正大范圍推廣BDS應(yīng)用，離不開BDS在電力行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，既是對已有成果應(yīng)用經(jīng)驗的總結(jié)和固化，也是進(jìn)一步大范圍推廣和提升的基礎(chǔ)。(5）安全保障體系。BDS在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮到安全因素。作為高可靠性行業(yè)，必須對包括對時錯誤、定位錯誤、短報文通信的限制條件和故障率等問題建立應(yīng)對預(yù)案，從事前預(yù)防、事中監(jiān)控到事后處置，乃至事后補缺改進(jìn)，形成閉環(huán)的安全保障體系。3基于BDS的時空統(tǒng)一應(yīng)用支撐框架BDS作為智能電網(wǎng)應(yīng)用中無處不在的基本支撐組件，為了使高精度授時、定位和導(dǎo)航、應(yīng)急通信成為智能電網(wǎng)中隨處可用的服務(wù)。(1）構(gòu)建時空信息支持平臺。通過建立時空信息支持平臺，統(tǒng)一接受高精度衛(wèi)星信息并處理，轉(zhuǎn)而基于網(wǎng)絡(luò)對各類智能電網(wǎng)設(shè)備/系統(tǒng)提供二次服務(wù)。時空信息支持平臺在功能上主要包括：接受高精度衛(wèi)星信號；通過網(wǎng)絡(luò)對智能電網(wǎng)中的各類設(shè)備和系統(tǒng)提供授時、定位等支持服務(wù)；匯總各類時空信息及其他相關(guān)信息，形成綜合數(shù)據(jù)平臺，并提供相關(guān)服務(wù)；根據(jù)應(yīng)用需求，靈活提供各類綜合服務(wù)。時空信息支持平臺在系統(tǒng)架構(gòu)上主要包括5個方面。(1)衛(wèi)星信號處理層：處理和引入高精度衛(wèi)星信號；管理和維持以北斗為主、GPS等其他衛(wèi)星為輔的信號來源。(2)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層：實現(xiàn)與電力系統(tǒng)其他各類應(yīng)用、地基增強系統(tǒng)、星際增強系統(tǒng)等互聯(lián)互通和互補協(xié)作；時空信息支持平臺本身也可以是分布式部署，而通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層實現(xiàn)互聯(lián)。(3)時空綜合數(shù)據(jù)層：包括位置信息數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、衛(wèi)星應(yīng)用數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲；維護(hù)和管理時空綜合數(shù)據(jù)庫；實時更新相關(guān)時空信息數(shù)據(jù)。(4)時空信息應(yīng)用服務(wù)層：針對電力系統(tǒng)各類應(yīng)用，提供各類專業(yè)服務(wù)，例如高精度網(wǎng)絡(luò)授時服務(wù)、短報文轉(zhuǎn)發(fā)、輸變電設(shè)備監(jiān)視、防災(zāi)減災(zāi)定位、應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)等。(5)時空服務(wù)接口層：各級各類應(yīng)用需求，彈性提供各類服務(wù)接口，實現(xiàn)對時空信息應(yīng)用服務(wù)的包裝。時空信息支持平臺可以采用類似云中心的方式部署，也可以直接部署為一個后臺服務(wù)系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍根據(jù)需要靈活設(shè)置。(2）差異化的授時服務(wù)。根據(jù)成本、精度要求，提供差異化授時服務(wù)。直接通過芯片接受BDS/GPS授時、通過網(wǎng)絡(luò)從時空信息支持平臺獲取一定精度的授時服務(wù)，還可以綜合應(yīng)用直接衛(wèi)星授時、網(wǎng)絡(luò)授時，甚至以其他設(shè)備為時鐘源獲取授時信號。(3）差異化的定位和導(dǎo)航服務(wù)。根據(jù)成本和精度要求，通過芯片直接接受BDS/GPS衛(wèi)星信號，或者通過網(wǎng)絡(luò)接受時空信息支持平臺的二次服務(wù)，還可以在兩類服務(wù)間靈活切換，滿足不同應(yīng)用需求。(4）應(yīng)急通信。BDS短報文通信作為一種特殊保障性通信手段，在原有的電力專網(wǎng)通信和電信公網(wǎng)通信之外，增加了電力應(yīng)用的通信方式，拓展了應(yīng)用范圍，提高了可靠性。(5）與社會性支持系統(tǒng)的協(xié)同。從降低成本、提高利用率和服務(wù)質(zhì)量的角度，電力時空信息支持平臺也可以考慮與社會性支持系統(tǒng)的協(xié)同，相互支撐提供相關(guān)服務(wù)。例如在有限條件下，電力時空信息平臺可以向應(yīng)急處置之類的社會應(yīng)用開放，而未來部分社會性時空應(yīng)用服務(wù)（如社會性星際增強和地基增強系統(tǒng)），條件合適時也可以引入電力系統(tǒng)應(yīng)用。當(dāng)然，二者之間要通過隔離裝置并滿足相關(guān)的安全管理要求。(6）應(yīng)用提升。BDS的廣泛應(yīng)用，相當(dāng)于為大量電力應(yīng)用增加了時空信息，這些數(shù)據(jù)資源為電力系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)字化、自動化、智能化提升提供了有力支撐。(7）成本靈活控制。并不是所有的授時和導(dǎo)航應(yīng)用都需要直接獲取衛(wèi)星信號，通過二次服務(wù)的方式，使得總體應(yīng)用成本靈活可控，客觀上有利于BDS在電力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。(8)ICT的支撐。時空信息支持平臺的具體形式，可以是云中心模式，也可以是一定范圍內(nèi)的后臺服務(wù)系統(tǒng)（例如一個變電站范圍內(nèi)），并提供簡單和通用的客戶端和服務(wù)接口。需要大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等各類ICT技術(shù)的支撐。(9）標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)體系對BDS在電力行業(yè)的應(yīng)用推廣具有重要作用。實際上，目前相關(guān)機(jī)構(gòu)正在積極制定電力北斗標(biāo)準(zhǔn)體系[25]。電力行業(yè)與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制，依據(jù)北斗產(chǎn)品屬性（芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，終端設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等）、在電力行業(yè)的應(yīng)用種類、電力業(yè)務(wù)場景拓展等分層級（基礎(chǔ)類、產(chǎn)品與設(shè)施類、應(yīng)用類）、分階段（近期、中期、遠(yuǎn)期）加快推進(jìn)電力BDS體系建設(shè)，并實現(xiàn)與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的有效銜接。(10）安全保障體系。建立可靠的安全保障體系是BDS在電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的前提。BDS的應(yīng)用必須符合各類電力系統(tǒng)應(yīng)用安全管理規(guī)定，時空信息支持平臺本身的可靠性比單獨的電力設(shè)備/系統(tǒng)要高，網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星應(yīng)用的結(jié)合提供了相互檢驗、相互支撐的保障。4典型應(yīng)用場景分析隨著BDS在電力行業(yè)的授時、定位導(dǎo)航和短報文通信示范應(yīng)用的日漸成熟，系統(tǒng)梳理BDS的主要功能在電力行業(yè)的應(yīng)用場景，才能進(jìn)一步拓展其應(yīng)用的深度和廣度，有力推動BDS在智能電網(wǎng)的“發(fā)、輸、配、變、用、調(diào)度”等環(huán)節(jié)的推廣應(yīng)用，支撐智能電網(wǎng)發(fā)展。(1）基于時空信息支持平臺，通過網(wǎng)絡(luò)方式或者結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)+衛(wèi)星”的綜合方式為所有應(yīng)用提供時空信息服務(wù)。(2）根據(jù)不同的精度需求，提供授時服務(wù)。目前中國在500kV及以上變電站、220kV重要變電站、100MW及以上的主力發(fā)電廠安裝了近3000套同步相量測量（PMU）裝置。以PMU為基礎(chǔ)的廣域相量測量系統(tǒng)（WAMS）對提升電力系統(tǒng)動態(tài)安全穩(wěn)定的監(jiān)測與控制能力已得到廣泛認(rèn)可，成為電網(wǎng)監(jiān)測與控制的有效手段。基于北斗同步時鐘的PMU的同步相量數(shù)據(jù)，具有時間上同步、空間上廣域的特點，其全網(wǎng)同步時間標(biāo)簽是根本特征，也是基于PMU的WANS的基本監(jiān)視類、安全穩(wěn)定分析類以及辨識類等高級應(yīng)用功能得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。分布式新能源發(fā)電、儲能與電動汽車大量接入配電網(wǎng)，給配電網(wǎng)的運行與控制帶來了更多的隨機(jī)性與不確定性，在配電網(wǎng)安裝基于高精度微型同步相量測量裝置（DPMU）的廣域量測系統(tǒng)成為應(yīng)對這類挑戰(zhàn)的有效途徑之一。DPMU通過測量配電網(wǎng)節(jié)點電壓、電流等同步信息，為配電網(wǎng)提供精確同步時標(biāo)的電力數(shù)據(jù)，進(jìn)而服務(wù)于配電網(wǎng)實時監(jiān)測、態(tài)勢感知和故障分析處理。相比于在發(fā)電側(cè)的PMU，由于配電網(wǎng)量測精度需求高，可以充分發(fā)揮BDS的精密授時功能，滿足DPMU對同步時鐘的授時精度與守時能力的較高要求。DL/T1283—2013《電力系統(tǒng)雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)的時鐘同步的精度要滿足優(yōu)于0.1μs的要求。相比于DL/T1100.1—2018《電力系統(tǒng)的時間同步系統(tǒng)》規(guī)定的要求，是所有電力應(yīng)用中對時鐘同步要求最高的。雷電定位系統(tǒng)一般同時使用定向法和時差法實現(xiàn)雷電定位[29]。時鐘同步的精度決定了定位精度。利用北斗高精度授時技術(shù)可以極大提高雷電定位系統(tǒng)時鐘同步的精度?；贕PS/北斗的秒脈沖同步采集的分布式無線高壓絕緣帶電測試系統(tǒng)，輔以軟件流程的時序協(xié)同控制，使介損測量誤差小于0.05%，能夠滿足變電站容性設(shè)備、避雷器的帶電測試的高精度要求。(3）定位導(dǎo)航服務(wù)類的深化應(yīng)用。包括結(jié)合BDS地基增強系統(tǒng)的高精度形變監(jiān)測、智能巡檢、車載終端等。除了通常在輸電桿塔關(guān)鍵位置安裝監(jiān)測點設(shè)備、附近架設(shè)基準(zhǔn)站的方式外，借助BDS的地基增強系統(tǒng)，覆蓋更大范圍和不同電壓等級下的輸電桿塔，同時構(gòu)建省級或區(qū)域級的輸電桿塔狀態(tài)的自動監(jiān)測及預(yù)警平臺，實現(xiàn)輸電桿塔全天全時段集中監(jiān)測、預(yù)警，突破目前局部于小范圍桿塔監(jiān)測的局面，實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的全覆蓋監(jiān)測。以天地協(xié)同方式構(gòu)建輸電線路物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，空中采用遙感衛(wèi)星對輸電線路山火、通道異物、桿塔傾斜等較大缺陷進(jìn)行廣域高效監(jiān)測，地面以輸電線路導(dǎo)線上監(jiān)測裝置作為邊緣計算設(shè)備，再通過BDS短消息通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)海量小數(shù)據(jù)的回傳，有效解決山區(qū)輸電線路信號盲區(qū)的問題。BDS定位技術(shù)和地基增強技術(shù)為電力設(shè)備狀態(tài)感知、通信和位置服務(wù)提供了更加靈活的應(yīng)用手段。研發(fā)基于BDS定位技術(shù)的智能可穿戴類設(shè)備，比如智能安全帽[31]，通過集成檢修人員生理狀態(tài)的采集單元、語音通信單元和視頻采集單元，實現(xiàn)對現(xiàn)場檢修人員的位置定位、現(xiàn)場故障情況以及人員生理健康水平的實時監(jiān)測、實時語音對講和視頻傳輸，有效提高檢修工作效率。優(yōu)化直升機(jī)、無人機(jī)和人工巡檢的配置方式形成有效的協(xié)同立體化巡檢，是提高輸電線路的運維檢修水平的大勢所趨。研制支持高精度定位的無人機(jī)設(shè)備，才能滿足無人機(jī)對桿塔的精細(xì)化自主巡檢要求。要實現(xiàn)無人機(jī)巡檢智能化，需要解決巡檢數(shù)據(jù)智能化處理、無人機(jī)自主導(dǎo)航和續(xù)航三大核心問題。其中，自主導(dǎo)航是實現(xiàn)無人機(jī)自主巡檢的核心技術(shù)，本質(zhì)上需要高精度定位技術(shù)的支持。借助高精度北斗定位導(dǎo)航、GPS組合導(dǎo)航和定高控制功能[32]，使無人機(jī)在懸停時達(dá)到要求范圍內(nèi)的導(dǎo)航精度和高度，保證任一導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)問題或信息屏蔽時的設(shè)備定位的有效性和無人機(jī)飛行的安全性。目前移動巡檢機(jī)器人采用的定位導(dǎo)航技術(shù)主要有磁導(dǎo)航、軌道導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航以及激光雷達(dá)導(dǎo)航等。GPS導(dǎo)航技術(shù)的定位精度通常為米級，無法滿足定點精確測量的需求，而且GPS信號會受到電力設(shè)備的電磁擾動的影響，使得導(dǎo)航的可靠性受到制約。采用激光雷達(dá)和慣性導(dǎo)航組合的精確地形匹配的導(dǎo)航定位精度達(dá)到1cm。截至2019年年底，在中國范圍內(nèi)已建設(shè)155個框架網(wǎng)基準(zhǔn)站和2200多個區(qū)域網(wǎng)基準(zhǔn)站。充分利用北斗地基增強系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)提供實時米級、分米級、厘米級和后處理毫米級增強定位服務(wù)的能力，開展嘗試探索BDS在巡檢機(jī)器人的可行性研究。了融合存儲、感知、通信等功能的智能感知標(biāo)簽（eRFID），借助北斗定位和加權(quán)四邊測距定位算法使設(shè)備在電力倉庫實際定位精度達(dá)到1.38m，實現(xiàn)電力設(shè)備室內(nèi)外全方位定位，對電力資產(chǎn)全壽命周期的身份編碼和狀態(tài)感知的有機(jī)結(jié)合做出了有益探索。(4）衛(wèi)星通信應(yīng)用。除了利用短報文功能的用電信息采集終端、遠(yuǎn)程抄表等在偏遠(yuǎn)地區(qū)的信息化應(yīng)用外，還可以在充電樁遠(yuǎn)程控制和應(yīng)急通信終端方面深化研究。運用BDS安全可靠、全天候機(jī)制，不受任何臺風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害等影響的優(yōu)勢，對建設(shè)在人員稀少、環(huán)境偏僻的充電站（樁）采用短報文一對一發(fā)送接收功能，實現(xiàn)充電樁運維系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制是未來的發(fā)展趨勢?；贏ndroid等操作系統(tǒng)，結(jié)合BDS的定位導(dǎo)航功能和天通的衛(wèi)星電話、數(shù)據(jù)傳輸功能，設(shè)計集衛(wèi)星電話、定位導(dǎo)航、衛(wèi)星數(shù)據(jù)為一體的電力應(yīng)急通信終端，提高應(yīng)急指揮調(diào)度的實時通信能力和效率。(5）時空信息支持平臺提供的各類其他應(yīng)用。時空信息支持平臺可以匯聚大量時空信息，這些信息與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的結(jié)合，蘊藏著大量內(nèi)在價值，為大數(shù)據(jù)、人工智能等應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。5與其他新興技術(shù)的融合增強效應(yīng)BDS在智能電網(wǎng)深化應(yīng)用場景的實現(xiàn)不僅需要時空統(tǒng)一應(yīng)用支撐框架的支撐，而且還要與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)充分融合，才能更好地應(yīng)用“北斗+電力”的模式。(1）與云計算。云計算為時空信息支持平臺提供了可選的部署和應(yīng)用模式。充分利用云計算的可靠性高、數(shù)據(jù)處理量巨大、靈活可擴(kuò)展以及設(shè)備利用率高等優(yōu)勢，與BDS深度融合，有效支撐在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中的落地應(yīng)用。同時云計算對其他各類新興技術(shù)應(yīng)用具有廣泛的支撐效應(yīng)。(2）與物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)。圍繞北斗+物聯(lián)網(wǎng)核心，實現(xiàn)位置網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的融合，搭建北斗+物聯(lián)網(wǎng)的推廣應(yīng)用平臺，構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和移動智能終端的普及使得對位置信息的需求量呈上升趨勢，BDS完全能夠滿足移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對定位導(dǎo)航功能的需求。二者之間互為促進(jìn)和發(fā)展，BDS為移動互聯(lián)網(wǎng)提供定位服務(wù)，而BDS的定位導(dǎo)航功能又延伸了移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍。(3）與大數(shù)據(jù)。從大數(shù)據(jù)的角度來看，廣泛部署在智能電網(wǎng)的各類傳感器、能量管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、WANS、調(diào)度自動化系統(tǒng)以及其他各類信息平臺，積累了海量多源異構(gòu)的電力大數(shù)據(jù)，這些大數(shù)據(jù)均關(guān)聯(lián)了統(tǒng)一的時空信息，屬于典型的時空大數(shù)據(jù)。挖掘數(shù)據(jù)的時間、空間、對象之間的復(fù)雜動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系，需要研究一種全新的電網(wǎng)時空大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式。(4）與人工智能。從人工智能的角度看，時空信息支持平臺中隱含了大量內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用把時空信息與海量采集信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，也為人工智能的發(fā)展和應(yīng)用提供了豐富的素材。(5）融合增強?！叭f物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，存在大量授時、定位和通信的需求，與北斗應(yīng)用、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有相互促進(jìn)的作用。北斗與云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能深度融合，構(gòu)建時空信息支持平臺，推動智能電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。BDS的應(yīng)用，一方面離不開云計算、物聯(lián)網(wǎng)的支撐，另一方面也為大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能提供了新的數(shù)據(jù)源和提升的基礎(chǔ)，同時以上各