江一帆，潛軍偉，毛銘祺

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠測繪中心，麗水 323000）

1 引言

特高壓變電站作為未來整個輸變電系統的重要組成部分，隨著科技的發(fā)展以及自動化程度的飛速提高，特高壓變電站必將朝著無人值守、高度自動化的方向發(fā)展。這對保障特高壓變電站的整體安全提出了更高的要求。

“十三五”期間，特高壓快速發(fā)展，但特高壓變電站地基沉降，特別是不均勻沉降，會使站內電網結構發(fā)生傾斜，地表開裂，電纜溝錯位，以致于不能正常運行。因此，構建和設計一套特高壓變電站地基沉降監(jiān)測自動化系統的必要性和重要性愈發(fā)顯得尤為重要。

目前，特高壓變電站地基沉降監(jiān)測傳統方式是采用高精度電子水準儀和受溫差影響較小的銦鋼水準尺，采用高程測量方法，周期性的監(jiān)測地基沉降的趨勢。雖然該方法有其精度高，靈活性強、抗干擾等優(yōu)點，但其缺點也較為突出，比如觀測距離短，觀測工作效率和質量嚴重受到天氣和環(huán)境的影響，當有反光時觀測精度低，甚至導致無法測量。此外，作業(yè)周期長、效率低、工作量大、誤差來源多等原因，也倒逼特高壓變電站地基沉降監(jiān)測的傳統模式亟需變革。

雖然精密水準儀測量精度可以達到0.3毫米，但它存在水準儀基準站選擇困難，要求不會沉降而且通視；觀測結果受到人、儀器等系統性誤差的影響，觀測結果與真實情況存在一定的偏差，導致事前預防、事中預警、事后控制等相關工作的開展相對滯后，這就亟需一套全天候、全自動、高精度的地基沉降監(jiān)測預警系統。

當前，利用北斗高精度定位、數據無線傳輸和數據智能處理等前沿技術，可實現沉降觀測點的高精度定位、沉降觀測數據的實時無線傳輸。有效解決傳統地基沉降觀測中費時、費力、自動化程度偏低等不足，具有全天候、全自動、高精度連續(xù)定位功能，具有傳統地基監(jiān)測技術無法比擬的適用性，對特高壓變電站地基沉降觀測工作具有重要的現實意義。北斗高精度地基沉降監(jiān)測技術具有很強的先進性和實用性。

2 北斗特高壓變電站地基沉降監(jiān)測實現方法

對于特高壓變電站地基沉降變形趨勢的監(jiān)測，通過北斗高精度定位系統、數據無線傳輸系統和數據智能處理系統等，結合多頻率雙差解算模式，并基于分層置信的數據濾波算法，在優(yōu)化載波相位差分數據處理方法的基礎上，大幅度減少法方程求逆時大量的模糊度，提高解算效率，并同步處理基準站和觀測站載波相位等數據，最終得到監(jiān)測點相對于基準點的地基沉降的精確量，以實現特高壓變電站地基沉降實時監(jiān)測目的。

為滿足特高壓變電站地基沉降監(jiān)測的現實要求，必須保證關鍵區(qū)域高定位精度。一般情況下，利用RTK定位技術，采取兩臺或兩臺以上的北斗衛(wèi)星雙頻接收機，將其中一臺雙頻接收機安裝在基準站上，其余的雙頻接收機則安裝在需要監(jiān)測的觀測站上，同時采用雙頻信源，同步處理B1和B2載波信號。根據兩個載波信號的不同頻段，消除測點定位過程中電離層、對流層造成延遲的影響，并最大程度減少誤差。通過無線數據傳送模塊將實時沉降觀測數據發(fā)送給遠程觀測中心，繼而通過觀測中心數據處理軟件解算出基準站和觀測點設備的精確位置。

3 北斗特高壓變電站地基沉降觀測數據通信網絡設計方案

數據通信網絡方案共分為三個部分：觀測點設備數據采集、數據無線傳輸技術和遠程觀測中心。

觀測點設備數據采集：集成北斗高精度定位模塊實時采集特高壓變電站地基沉降的相關數據，并通過無線通信技術將地基沉降數據發(fā)送到遠程觀測中心。

數據無線傳輸技術：在觀測中心創(chuàng)建可靠、安全的服務器通信平臺，利用“互聯網+”技術，實現網絡通信，多點同步傳輸沉降觀測數據到遠程觀測中心端，同時實現遠程觀測服務器與前端無線數據傳輸模塊的雙向通信。

遠程觀測中心：搭建特高壓變電站地基沉降數據智能化管控平臺，對各觀測點數據的實時采集、存儲。實現數據記錄、數據查詢、數據修改、數據刪除、數據報表生成、數據導出、數據備份等功能，以實現對觀測數據的快速整合、分析，提高數據處理的及時性、高效性。在數據智能管控平臺設計友好的人機交互界面，提供圖形化顯示效果和數據表格打印功能。開發(fā)圖形功能設計分析特高壓變電站地基的周期沉降量和相對位移量，提供沉降速率、自動抓取特征值等定量分析處理結果，自動生成沉降折線圖、地基三維圖直觀地反映地基沉降形變的趨勢。

4 特高壓變電站地基沉降監(jiān)測基準站和觀測站的選取

北斗高精度定位沉降監(jiān)測設備包括基準站和觀測站。基準站是觀測地基沉降變形的基準點，應建立在測定的已知坐標，且不會有沉降趨勢的穩(wěn)定基巖上。一方面基準站應建設在較開闊區(qū)域，使其更大程度的獲取衛(wèi)星信號；另一方面，基準站設備應保持持續(xù)供電和穩(wěn)定的通信網絡。合格的基準站建設應具備如下功能：一是應從無人值守且能應對各種復雜氣候情況的角度設計基準站；二是安裝北斗雙頻接收機，以便與數據處理中心做到信息共享，如精密星歷、觀測數據、氣象參數等；三是應裝設可靠的太陽能充電蓄電模塊，從而始終維持在工作狀態(tài)，保存北斗定位數據。四是開發(fā)裝置自檢功能，在故障出現時，及時向觀測中心發(fā)出警報。

觀測站則是地基沉降變形的觀測點。觀測點設備布設的原則：根據特高壓變電站現場勘測情況，選取站內重要的設備承臺和構建物，因為這些部位可以真實地反映地基變形特征。觀測點設備布設的方法：一方面，在沉降變化比較明顯的部位、軟基較深的電纜道、裂縫較多的路面等位置處安裝觀測點設備；另一方面，觀測點也應布設在特高壓變電站重要的構建物和設備的承臺上，每個觀測點安裝高精度北斗衛(wèi)星雙頻接收機監(jiān)測觀測點水平和高程的形變情況，以此反應構建物和承臺形變的趨勢。此外，觀測點的布設應有效避開上方的遮擋物，以便于接收北斗定位信號。同樣應采用太陽能充電蓄電模塊，實現全天候無間斷的實時在線觀測。

4 結束語

在特高壓變電站地基沉降觀測領域，針對傳統地基沉降觀測技術存在的不足以及當前電網智能化生產安全要求的提高，本文利用北斗高精度定位技術突破了特高壓變電站地基沉降觀測傳統監(jiān)測模式的局限。本方案基于北斗高精度定位技術，融合數據無線傳輸和數據智能處理等多項前沿技術，實現特高壓變電站區(qū)域內地基不同部位的形變的在線觀測。通過該方案可實時掌控特高壓變電站地基沉降位移的趨勢狀況，幫助排查地基隱患并為決策提供科學的數據支撐，減少因地基沉降給特高壓變電站帶來危害，保證電網安全，對特高壓變電站地基沉降觀測工作具有重要的實際意義。

[1] 陳祥福.沉降計算理論及工程實例[M].北京：科學出版社，2005.

[2] 王港淼.沉降觀測中常見問題及優(yōu)化處理[J].科技創(chuàng)新和應用，2013（10）：208

[3] 王兆龍.北斗導航系統雙頻整周模糊度的快速解算[D].哈爾濱工業(yè)大學，2012.

[4] 吳煥瑯.基于高精度北斗定位的地質沉降監(jiān)測.單片機與嵌入式系統應用，2013.

[5] 王桃.北斗2高精度沉降觀測系統服務器軟件設計.合肥工業(yè)大學碩士論文，2015.

[6] 楊元喜.北斗衛(wèi)星導航系統的進展、貢獻與挑戰(zhàn)[J].測繪學報，2010（39）：1-6