輸變電工程建設智能施工技術要點研究

北京華聯電力工程監理有限公司 王 彬 辛春秋 段春明

輸變電工程項目是我國電力系統建設的重要組成部分，因此需要在設計、施工及監理環節投入大量的人力、物力，以提升整體工程項目運行的合理性與規范性。然而，結合當前的工程建設管理情況來看，相較于預期目標仍存在一定差距，因此有必要從施工技術入手，進行優化與完善。面對這一需求，智能化技術應運而生，推動輸變電工程建設管理、施工、質量控制等環節的智能化升級，為電力工程整體運行水平的提升奠定基礎。本文以某公司為例，對輸變電工程建設智能施工技術要點進行研究。

1 輸變電工程施工智能化發展趨勢

輸變電工程建設項目具有結構復雜、規模大、技術要求高等特點，施工期間，技術人員應做好技術整合，通過新技術、新設備的應用促進施工水平的提升。智能化環境下，可以為材料供應及機械設備提供技術支持。為實現輸變電工程的全面規劃，施工技術的應用將逐漸朝向智能化、軟件化方向發展，重點突出施工過程的先進性與技術性，在現代化技術以及先進機械設備作用下，施工效率與安全性也會顯著提升[1]。

隨著智能化水平不斷提升，控制器系統、傳感器系統在輸變電工程中得到廣泛應用，施工過程中技術人員也可借助機電一體化技術保證智能化施工符合要求。當前，輸變電工程智能化技術應用水平得到了顯著提升，取得了更佳的應用成果，同時也為工程高質量建設創造有利條件。

2 某公司輸變電工程智能管理系統的應用

為保證輸變電工程施工的順利進行，技術人員對智能管理系統進行合理應用，實現工程建設水平的提升。相較于普通的工程項目，輸變電工程整體比較復雜，需要大量的人員及設備加以輔助，同時對施工原材料質量提出更高要求。在應用智能化施工技術過程中，技術人員一方面應做好智能點位及特高壓點位設置，另一方面應根據具體的工程特點對工程全過程實施智能化管理，確保先進技術可以得到高質量應用。在此過程中，技術人員應針對工程中存在的問題進行分析總結，根據具體的施工影響因素與施工要求確定施工管理方案，促進輸變電工程施工標準化與可靠性程度的提升。

例如，可以在輸變電工程建設過程中引入藍牙技術，為智能化管理系統建設提供技術支持，為集約化、扁平化管理模式的落實提供保障。藍牙技術作為一種無線局域網組網技術，具有距離短、成本低、可靠性高等優勢，因此在電力系統中得到廣泛應用。表1為藍牙技術與其他無線通信技術的對比。可以看出，將藍牙技術應用到輸變電工程智能管理系統中可以更好地發揮出其在抗干擾、低能耗、高安全性等方面的優勢，進而成為輸變電工程建設施工的關鍵技術。

表1 藍牙技術與其他無線通信技術的參數對比

在藍牙技術的支持下，輸變電工程智能管理系統可以對施工進度、施工成本等數據進行收集、整理與分析，同時還具有安全事故預警等智能化功能，同時在無線網絡以及后臺服務器的輔助下，可有效將相關技術及分析結果傳輸至后臺，從而為現場施工管理工作提供依據。

3 智能施工技術在輸變電工程建設中的應用

3.1 牽引、張力設備智能化應用

3.1.1 基本概況

施工技術的智能化是輸變電工程建設發展的必然趨勢，以張力架線設備為例，在輸電線路施工中具有復雜性與自動化程度較高的特點，為提升施工水平，可以將智能化施工技術引入到牽引、張力架線設備中。我國電網系統施工對牽引、張力設備的應用主要開始于20世紀七十年代末，技術開發應用至今，牽引、張力設備生產水平已經成熟，帶動了輸變電工程建設配套施工工藝的完善與提高。近年來，電壓等級提升使得對工程技術水平的要求進一步提升。

3.1.2 單臺設備智能化施工

為確保張力架線施工的順利進行，應確保主牽引裝置的穩定運行，同時具備良好的工作與防護機制，滿足長時間連續作業需求；同時主張力裝置也需要具有健全的控制機構，保證與主牽引裝置同步運行的基礎上平穩調整放線張力。一般來說，完成放線張力調整后應保持在恒定狀態，一方面要對各子導線的放線張力加以控制，另一方面應對過程中出現的張力差進行補償。

隨著智能化技術的應用，牽引、張力設備以及張力架線施工可以實現智能化升級。站在單臺設備的角度來說，將智能化技術應用到牽引、張力設備中，主要目的是實現多臺設備協同智能化施工，提高張力架線施工效率，保障施工的安全性與可靠性。具體來看，單臺設備的智能化流程包括：通過微處理器對整機集成控制中心進行操作，完成數據采集—監控—調節的流程；通過拉力傳感器和速度傳感器完成數據采集，通過總線傳輸至主機控制中心；根據預設程序，對速度與張力參數進行調節，其中張力參數還可細分為總張力與分張力等，進而實現對單臺牽引、張力設備功能的智能化控制，實現輸變電工程的智能化施工。

牽引裝置可對牽引力及牽引速度進行控制，張力裝置可對張力進行控制。在架線施工期間，可在張力機張力控制機構加裝全程檢測裝置，控制線索張力的同時將其恒定在預設值，避免啟動、運行、停止等操作引起張力變化。在恒定張力狀態下進行施工，一方面可提高架線質量，避免出現接導線損傷等質量問題；另一方面可對整機狀態、運行參數以及故障信息進行監控，一旦出現相關情況也可以及時提醒。結合上述分析，也可以將無線通訊功能應用到單臺牽引、張力設備中，在藍牙技術的支持下，可以實現主控單元狀態參數的上傳與下載，為智能化施工提供便利。

3.1.3 機群設備智能化施工

現階段，我國特高壓工程輸電線路中主要應用的是多分裂導線形式，考慮到裝配式架線施工技術尚有提升空間，因此并未得到廣泛應用，工程建設實踐中仍主要通過牽引、張力設備實現輸電線路工程放線。結合工程實際來看，導線在長時間運行期間易出現不均勻蠕變問題，為提升施工質量，同時保證對現有施工設施的充分利用，考慮在特高壓交流試驗示范工程中應用2×（1牽4）同步張力放線方法，滿足8分裂導線施工要求。

在這樣的施工方式下，由兩套1牽4放線設備形成張力放線組合，2臺牽引、張力設備運行期間，應控制交錯距離在3～5m，操作人員通過一定的手勢進行溝通配合，副操作手隨著主操作手實現牽引力與張力的靈活調整，保證速度、張力等可以達到同等狀態。這樣的導向控制模式主要依靠人工配合，因此操作精度一定程度上會受到人員技術水平與配合情況的影響，導致控制精度難以達到較高水平；同時整體操作過程動態化水平較低，難以預知潛在的安全隱患，對整體施工的安全性與穩定性帶來不利影響。

為進一步滿足輸變電工程的建設需要，可以在單臺設備智能化施工的基礎上進一步開發出機群設備智能化施工，實現牽引、張力架線設備的集成化運行，全面提升施工效率與質量。機群智能化架線系統包括單機智能系統以及管理中心系統，系統運行期間，由單機智能系統實現數據測量、通訊與調節，并將處理后的數據結果傳輸至管理中心系統，經過進一步的分析運算，可以反映出當下的施工狀態，并構建相應的施工作業模型。

實時施工作業模型的建立不僅可對系統內部各設備運行狀態進行監控，實現單機的通信、調度功能，還可幫助技術人員在工程施工現場進行全面監控。通過機群智能化架線系統可以獲取各個設備的運行狀態，在此基礎上制定相應的技術方案，同時還可以將設備牽引、張力參數傳輸至設備監控單元。

3.2 基于BIM技術的施工質量管理

以往在進行統輸變電工程施工期間，存在施工管理效率低，效果差等問題，面對智能化施工發展趨勢，有必要將智能化技術應用到施工管理過程中，進而可以通過BIM技術搭建輸變電工程施工質量模型。為簡化輸變電工程施工質量管理流程，可通過BIM技術與工程施工信息進行整合，為施工質量管理提供數據支持。輸變電工程具有涉及內容多、規模大等特點，因此有必要實現統一協調的施工質量管控，搭建完整的管理組織結構，明確各結構組成的具體任務[2]。

為實現有效的施工質量管理，需要先制定完善的質量管理工作流程，提取相關參數并進行參數化處理，為質量管理提供數據支撐。通常情況下，輸變電工程施工的影響因素包括圖紙（T）、施工（Q）、材料（C）、設備（S），因此質量管理因素集合可以表示為：X=｛T,Q,C,S｝。

值得注意的是，在進行信息采集期間，受到外界因素影響會產生一定的無效信息，會對施工質量管理產生干擾，因此可以通過中值濾波算法濾除無效信息，其公式表示為：

式中：a表示的是濾除因子；Xi表示的是第i個質量管理信息；r、ω表示的是協助因子。在此基礎上，相關信息進一步進行參數轉換，轉換過程可表示為：

式中：λ表示的是信息轉換參數。以上述分析過程為依據，通過BIM技術搭建輸變電工程施工質量管理模型，并得到相應的質量管理系數，模型可表示為：

在此基礎上，還可以對BIM輸變電工程施工質量管理模型的應用效果進行驗證，將其與傳統輸變電工程施工質量管理模型對比試驗，對二者的協同效率加以分析，表2為兩種質量管理模型的協同效率對比情況，可以看出BIM模型協同效率要明顯高于傳統模型，因此可以在輸變電工程中得到廣泛應用。

表2 兩種質量管理模型的協同效率對比情況

現代化輸變電工程建設對施工技術水平提出更高要求，因此應積極推動施工技術的智能化、規范化升級。相較于傳統無線通信技術，藍牙技術的傳輸距離、傳輸效率等方面更具優勢，可以應用在輸變電工程智能管理系統中。對于實際施工過程來說，可以通過智能化技術升級牽引、張力設備，有效將牽引力及張力控制在施工規范狀態；還可以借助BIM技術進行施工質量管理，為輸變電工程建設提供穩定支持。