無人機在ADSS光纜線路施工中的應用研究

吳云鵬，臧偉，韋曉初

（國網浙江省電力公司湖州供電公司，浙江湖州313000）

電力施工

無人機在ADSS光纜線路施工中的應用研究

吳云鵬，臧偉，韋曉初

（國網浙江省電力公司湖州供電公司，浙江湖州313000）

結合實際工作經驗，分析ADSS光纜線路施工現狀及存在問題，提出用無人機敷設ADSS光纜牽引繩的新方法，對其可行性、典型施工流程、存在問題和對策進行了探討研究。在實踐工程中的應用表明，采用無人機敷設牽引繩效果顯著，不僅解決了人工敷設存在的難題，還提高了施工效率。

無人機；ADSS光纜；牽引繩

0 引言

在電力通信系統中，光纖通信已經成為主體，光纜也成為電力通信系統重要的基礎設施。各種類型的光纜在電力通信系統中廣泛運用，其中較常見和常用的一種就是ADSS（全介質自承式）光纜。

ADSS光纜是一種電力特種光纜，一般架設于35 kV及以上輸電線路桿塔上，具有重量輕、外徑小、跨距長、抗雷擊等特點[1]。因其優勢明顯，目前在電力通信網絡中應用較為普遍，使得ADSS光纜線路施工成為電力通信工程建設中的一項重要內容。但在ADSS光纜施工過程中，傳統的人工敷設方法存在很多問題，急需探索一種新的敷設方法，來提高ADSS光纜的施工效率。

1 ADSS光纜線路施工現狀及存在問題

ADSS光纜架設于高壓輸電線路上，長期在高壓電場環境中運行，特別是因施工不當造成外皮磨損時，其表面易受電腐蝕，從而縮短光纜壽命。因此，在施工過程中，為了使ADSS光纜均衡受力，始終保持一定的張力而處于懸空狀態，避免光纜著地使外層表面受損，ADSS光纜敷設必須采用張力放線法，即：在一個光纜耐張段內，兩端分別設置牽引場和張力場，先敷設絕緣牽引繩，然后通過牽引繩連接光纜，由張力機和牽引機協同工作，使光纜從張力場通過每基鐵塔的導輪向牽引場懸空移動，最終完成ADSS光纜敷設[2]。

張力放線法使整個施工過程中ADSS光纜的受磨損程度降到最小，保障了其運行使用壽命。但在敷設光纜之前，必須先完成絕緣牽引繩的敷設，這個過程需要施工人員徒步穿越整個光纜耐張段。經過多年的工程實踐，發現施工人員在牽引繩的敷設過程中，經常遇到各種通道受阻情況，影響施工效率，增加工程支出，具體表現在：

（1）在山地林區架設ADSS光纜，線路鐵塔間無通道行走，施工人員無法在輸電線路下穿行敷設牽引繩。

（2）牽引繩敷設過程中，經常受到房屋、田地、池塘、工地等阻擋，政策協調與賠償工作往往比較難進行。

（3）河流航道、公路等交跨時，行業規定復雜，協調手續繁瑣，費用昂貴，審批時間長。

因此，牽引繩的敷設問題已經成為影響ADSS光纜線路施工進度的一個重要因素。在人們法制意識日益增強、行業制度不斷規范的趨勢下，人工敷設ADSS光纜牽引繩所需的通道成本已經越來越昂貴，工程實施難度也越來越大[3]。

2 無人機在ADSS光纜牽引繩敷設中的應用研究

隨著無人機技術的飛速發展，無人機在遠程遙控、續航時間、飛行品質上有了明顯的突破，從而為其在電力作業中的應用提供了良好的發展前景。無人機在電力工程施工和電力巡線中的應用[4-5]，給了很大啟發，如果能將無人機應用到ADSS光纜牽引繩敷設中來，就能減少地面環境對工程的影響，保證工程的順利實施。

2.1 可行性研究

當前，無人機在電力系統中的應用正在不斷擴大，電力無人機市場已經形成，部分廠商專門研制和改進了無人機產品，使其更適用于電力系統應用。ADSS光纜架設在輸電線路鐵塔上，其施工環境和電力線路施工、巡線有很多相似之處。因此，基于電力應用無人機現狀，對其在ADSS光纜牽引繩敷設中的應用開展可行性研究。

（1）負重要求。

通過為無人機配置引線裝置，無人機就可以為高空線路的架設提供引線。引線的重量，是決定無人機放線距離的重要因素。目前，無人機引線一般采用韓國絲，韓國絲由滌與絲組成，在重量、韌性、價格方面能很好地平衡，比如：Φ2 mm規格的韓國絲，參考質量約為2.8 kg/km，破斷拉力可達2.5 kN，而價格只需100元/km。

以ADSS光纜一檔距施工為例，長度一般不超過0.5 km，采用Φ2 mm規格的韓國絲作為引線，自重約為1.4 kg，考慮有連續放多檔線需求及風力、摩擦等因素影響，如果無人機有效負載重量能達到5 kg，就能滿足ADSS光纜牽引繩敷設要求。

（2）電場影響。

ADSS光纜工程通常為不停電工程，光纜上方為高壓帶電線路。在這樣的情況下，主要考慮無人機在強電場環境下作業，是否會發生控制異常現象；無人機接近高壓帶電體時，安全距離需要達到多少。以110 kV線路為例，通過無人機高壓帶電體試驗[6]可以得知，無人機遠程遙控未見異常，當無人機與110 kV帶電體距離接近0.4 m左右時，發生放電現象。因此試驗結果為：無人機與110 kV線路的安全工作距離為0.5 m左右，不會發生控制異常現象。

考慮到此距離為實驗室數據，實際施工時的室外環境更加復雜，不僅要防止放電現象的發生，還要防止無人機與導線、桿塔等物的碰撞，加上無人機的控制員需要一定的反應時間。綜合考慮，認為無人機在ADSS光纜牽引繩敷設中，與帶電線路保持6 m左右較為合適。

（3）無人機選型。

電力應用無人機主要分為固定翼無人機、無人直升機、小型旋翼機3種機型，它們的性能對比如表1所示。

表1 3種電力應用無人機的性能對比[6-7]

由表1可知：固定翼無人機由于不具備定點懸停、垂直起降等功能，不適用于牽引繩的敷設施工；無人直升機和小型旋翼機相比，在飛行速度、續航時間、抗風能力、有效載荷方面都具有優勢，但價格高出很多，購置和運維成本對于一般施工隊伍很難承受；小型旋翼機的重量小，結構簡單，能夠定點起飛、降落、空中懸停，其飛行速度、續航時間、抗風能力、有效載荷等性能，雖不及無人直升機，但也能滿足ADSS光纜牽引繩敷設要求，并且其購置維護成本低。

綜上所述，目前無人機具備在ADSS光纜工程中使用的條件，且小型旋翼機是現階段性價比最高、最適合ADSS光纜牽引繩敷設的機型。

2.2 典型施工流程

目前，無人機在ADSS光纜敷設工程中的應用還比較少，相關經驗不足，因此，在工程實踐基礎上，不斷總結經驗，逐步形成一套無人機敷設ADSS光纜牽引繩典型流程，如圖1所示。

圖1 無人機敷設ADSS光纜牽引繩典型流程

由于風速對無人機施工影響較大，因此，工程準備階段要特別注意天氣情況，選擇無風或微風、天氣晴朗的日子施工。無人機屬于精密且復雜的設備，涉及飛行姿態控制、無線通信、視覺探測、GPS定位等技術，施工人員在每一次飛行前要進行相應檢查，保證無人機功能完好。

現場工作開始前，首先要對無人機的起降場地進行平整清理工作，盡量保證每級塔附近有一塊平整的地面，升空過程中沒有線纜、樹枝等物體阻擋。無人機引繩敷設一般采取逐檔放線的形式：套掛引繩，升空，塔間飛行，松拋線器，降落，套掛下一根引繩；以此循環工作，完成整個光纜耐張段的引繩敷設。然后由施工人員對每一級塔的引繩進行連接，兩端分別與牽引繩和牽引機相連，完成整個耐張段的牽引繩敷設。

2.3 存在問題及對策

無人機在ADSS光纜工程中的應用尚處于初級階段，相關工作經驗少，在實際應用中遇到不少困難，比如：無人機施工現場安措不完善，安全得不到保障；缺少專業的無人機操作人員，無人機飛行存在安全隱患；無人機相關知識欠缺，不利于故障的排除等，這些問題都影響著無人機在ADSS光纜牽引繩敷設中的使用。

要克服這些困難，認為應該從自身隊伍建設出發，重視人才培養：

（1）制定相關規范和標準，完善制度管理。從安全、技術等方面編寫規程，并在實際應用過程中，不斷修繕，最終形成完整的制度。

（2）加強學習培訓，培養無人機熟練施工人員。既要學習無人機相關原理及機械知識，更要加強日常操練，熟練掌握無人機飛行和控制技巧，能解決一些無人機簡單故障，有力保障生產。

（3）設立無人機小組，專職負責無人機引線敷設工作和日常維護保養。無人機放線工作量不大，但技術要求高，因此在人員上優選頭腦聰明、手腳靈活的員工，4人左右為宜；無人機屬于精密器具，日常維護不能疏忽，使用前后都要進行檢查保養，特別是旋翼、電池等易耗易損部件。

3 實際應用效果

祥云變電站ADSS光纜工程是國網湖州供電公司2015年通信基建項目，借掛原110 kV電力線路新建1條24芯ADSS光纜，全長7 km。由于地處安吉山區，更需要跨越經濟開發園區廠房，線路環境復雜，牽引繩人工敷設難以進行：山區山高樹密，人無路可走，牽引繩無法騰空；開發園區廠方林立，園內不允許施工，政策處理困難。傳統人工敷設牽引繩的方法在該工程項目上遇到了極大的阻力。

經過一個多月的調研和充分準備，在祥云變電站ADSS光纜工程中首次采用無人機敷設牽引繩，取得成功，不僅解決了山區、廠區施工難題，更大大縮短了牽引繩敷設時間，提高了施工效率。

4 結語

ADSS光纜張力放線法，首先需要敷設牽引繩，傳統的人工敷設方法，對地面通道要求高，施工成本高，施工難度大。借鑒無人機在電力系統上的應用，提出牽引繩無人機敷設方法，并在實際工程中應用檢驗，效果顯著，因此，認為此方法值得推廣嘗試。當然，由于應用時間尚短，經驗積累尚淺，還存在很多不足之處，無人機在ADSS光纜施工中的相關應用研究還有待深入。

[1]皮石甫.電力通信光纜的研究[J].科技創新導報，2007（36）∶2-3.

[2]林光龍，劉冬根.自承式光纜的施工[J].廣東電力，2001，14（1）∶57-60.

[3]史雪濤.電力ADSS通信光纜線路跨越施工新工藝應用[J].電力信息與通信技術，2013，11（12）∶126-129.

[4]韓冰，尚方.面向無人機輸電線路巡檢的電力桿塔監測框架模型[J].浙江電力，2016，35（4）∶6-11.

[5]韋舒天，李龍，岳靈平，等.輸電通道人機協同巡檢方式的探索[J].浙江電力，2016，35（3）∶10-13.

[6]李力.無人機輸電線路巡線技術及其應用研究[D].湖南：長沙理工大學，2012.

[7]湯明文，戴禮豪，林朝輝，等.無人機在電力線路巡視中的應用[J].中國電力，2013，46（3）∶35-38.

（本文編輯：陸瑩）

Application Study of UAV in the Construction of ADSS Optical Cable

WU Yunpeng，ZANG Wei，WEI Xiaochu
（State Grid Huzhou Power Supply Company，Huzhou Zhejiang 313000，China）

According to the actual working experience，this paper analyzes the current situation and existing problems of all-dielectric self-supporting（ADSS）optical cable construction and raises a new method for laying the ADSS optical cable traction rope by unmanned aerial vehicle（UAV）.It also discusses and studies the feasibility，construction procedures，problems and solutions.The engineering practice shows that the method is quite effective；it can not only handle the difficulties of manual laying but improve construction efficiency.

UAV；ADSS optical cable；traction rope

10.19585/j.zjdl.201705014

1007-1881（2017）05-0053-03

TM752+.2

B

2016-11-07

吳云鵬（1984），男，工程師，從事電力系統通信工程研究。