周鸣一 周维维 陈银峰
(国网北京石景山供电公司，北京市 石景山100043)
摘要：随着石景山供电公司配电网自动化的快速发展，配网通信系统随之扩大。配网通信设备分布在石景山区各地。在运营维护中，需要准确了解配网通信设备的位置。借助于北斗，GPS等卫星导航系统，辅助CORS系统，可以对配网通信设备进行分米级的定位。本文就是研究在配网通信设备分米级卫星定位过程中，存在的问题和解决方法。
关键词：配网通信设备；高精度；卫星定位
0 引言
国网北京石景山供电公司配网建设的快速发展，配电自动化系统在电网安全可靠运行中所起的重要作用日益突出，得到了快速发展。作为底层的配网通信系统也随之扩大，配网通信设备数量不断增加，分布在石景山区各处。为了提高维护效率，申请了“配网通信设备及光缆路由标识管理系统研制”的研究开发项目。准确了解配网通信设备的地理位置是运维的基础。借助于北斗，GPS等卫星导航系统，辅助北斗地基增强系统，可以对配网通信设备进行分米级的定位。
1 分米级定位的原理
普通的手机定位能做到几米的定位精度。北斗地基增强系统通过差分技术，地基增强站能够辅助修正卫星信号误差，提高定位精度，可以达到厘米级。本项目我们选用的千寻位置的北斗地基增强系统。未来可以使用国网公司的电力北斗精准服务网地基增强系统。
使用北斗地基增强系统还需要专门的硬件终端GNSS接收机。能够实现差分功能的GNSS接收机种类很多，但大多数为了满足测绘要求的厘米级的需求，价格很高，超过万元。项目组选用了5000元以下的北斗伴侣M1，便于推广降低成本。
2定位精度研究
我们选择相同的位置进行一致性测试，即把北斗伴侣M1放在相同的位置，在不同的时间进行定位，看定位数据的位置差。
我们选择了2个点进行测试，用的是千寻位置的账号。
第一点，是引水渠的桥上，结果见图2-1。
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图2-1
从上面的测试的数字看，相同的位置在经度、纬度上差为0.0000001°，约为3厘米。
第二点在居民区内。
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图2-2
从上面的测试的数字看，相同的位置在经度上最大差为0.0000005°，约为5厘米。实践证明，可以达到厘米级别的定位。
3 实际使用
3.1设备定位点的选择
实际测试中，我们发现存在设备定位点选择的问题。有的电网通信设备都在米级的尺寸上（例如：地面人井，光缆交接箱），而定位精度在分米级，存在定位点是设备哪个点的问题。分析结果见表3-1。
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我们认为安装通信设备的定位标识牌，以标识牌的中心点作为设备定位点是比较合适的方案。除了人井选用井盖中心点作为设备定位点。
以下是通信设备的标识牌的照片。
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图3-2
3.2 难以接近设备问题
实际采集定位数据时候，经常遇到难以接近设备的问题。例如：光缆接头箱在围墙内，高空中的光缆接头盒。如下图3-3，图3-4：
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我们提出方位角测距法，解决问题。
1 选择定位测量点S，定位测量点的选择要求：
可以目视看到设备定位点。
周边高大建筑物、树木稀少，最高仰角尽可能低于20°，加快卫星定位的速度。
距离配电变压器直线距离4米以上，距铁塔等影响指南针铁磁物1米以上1,2。
2用带角度测量的激光测距仪器（例如：深达威SW-M50G），可以测量出距离B，和仰角C，激光测距仪器自动计算出水平距离Ls米。原理见下图3-5：
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图3-5
3 用手机指南针测定设备的方位角F。
4 用定位终端定位，获得定位测量点S的经度、纬度(Se,Sn)，通过下面的方法获得设备定位点T的经度、纬度(Te,Tn)，见图3-6。
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图3-6
经度变化一度，地球球面东西方向距离变化：πR/180*cosE .即111.7*cosE，北京石景山纬度 E = 39.9°、cosE = 0.766，经度变化1度，则东西方向距离变化 85.567km。
设备定位点的经度 Te =Se+(Ls/85567)*sin(F)。
纬度变化一度，地球球面南北方向距离变化：πR/180 ，即111.7km
设备定位点的纬度 Tn= Sn+(Ls /111700)*cos(F)。
5 实际简化测量方法
为提高工作效率，可采用简化测量方法。定位测量点S选在设备定位点T的正西，结果为Te =Se+(Ls/85567)，Tn= Sn，定位测量点S选在设备定位点T正南方向，结果为Te =Se，Tn= Sn+(Ls /111700)。
3.3 卫星信号遮挡的问题。
实际使用中，在紧贴电杆定位时，经常出现超过半小时达不到分米级定位，钢管杆更为明显。分析原因是干扰了卫星信号的接收问题。可采用前面的方位角测距法。
3.4 城市峡谷问题
城市峡谷问题是由于建筑反射导航卫星型号，导致的多路径干扰。经常导致难以精确定位。用方位角测距法，能解决问题。有时需要使用远距离的测距设备。
其它解决的方法有：1)选用更好性能的定位终端，使用扼流圈天线等手段3。2)使用GNSS与UWB组合定位的方法4。这两个方法，都会增加成本。
4 结语
我们借助北斗地基增强系统，实现配网通信设备分米级基础定位，定位数据采集过程中存在的难以接近设备，或者是悬在高空的设备，我们提出了方位角测距法。对于城市峡谷问题，我们也有对应的解决方案。下图4-1为实际采集的某配电线路的光缆路由图。
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图4-1
参考文献：
（1）期刊文章：各类10kV配电站对环境影响的测量与分析[J]，《上海电力.》，2003（04）：311-315
（2）期刊文章：10kV配电站电磁场对周边环境的影响分析[J]，《环境保护与循环经济.》，2009（08）：49-50
（3）期刊文章：GNSS接收机抗多径技术[J]，《电讯技术》，2010（08）：180-183
（4）期刊文章：城市环境GPS/UWB组合系统定位精度研究[J]，《北京测绘》，2020（04）：547-550
注：本论文来自国网北京电力公司群创项目资助（项目编码：520206200002）