无人机在ADSS光缆线路施工中的应用研究

吴云鹏，臧伟，韦晓初

（国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江湖州313000）

电力施工

无人机在ADSS光缆线路施工中的应用研究

吴云鹏，臧伟，韦晓初

（国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江湖州313000）

结合实际工作经验，分析ADSS光缆线路施工现状及存在问题，提出用无人机敷设ADSS光缆牵引绳的新方法，对其可行性、典型施工流程、存在问题和对策进行了探讨研究。在实践工程中的应用表明，采用无人机敷设牵引绳效果显著，不仅解决了人工敷设存在的难题，还提高了施工效率。

无人机；ADSS光缆；牵引绳

0 引言

在电力通信系统中，光纤通信已经成为主体，光缆也成为电力通信系统重要的基础设施。各种类型的光缆在电力通信系统中广泛运用，其中较常见和常用的一种就是ADSS（全介质自承式）光缆。

ADSS光缆是一种电力特种光缆，一般架设于35 kV及以上输电线路杆塔上，具有重量轻、外径小、跨距长、抗雷击等特点[1]。因其优势明显，目前在电力通信网络中应用较为普遍，使得ADSS光缆线路施工成为电力通信工程建设中的一项重要内容。但在ADSS光缆施工过程中，传统的人工敷设方法存在很多问题，急需探索一种新的敷设方法，来提高ADSS光缆的施工效率。

1 ADSS光缆线路施工现状及存在问题

ADSS光缆架设于高压输电线路上，长期在高压电场环境中运行，特别是因施工不当造成外皮磨损时，其表面易受电腐蚀，从而缩短光缆寿命。因此，在施工过程中，为了使ADSS光缆均衡受力，始终保持一定的张力而处于悬空状态，避免光缆着地使外层表面受损，ADSS光缆敷设必须采用张力放线法，即：在一个光缆耐张段内，两端分别设置牵引场和张力场，先敷设绝缘牵引绳，然后通过牵引绳连接光缆，由张力机和牵引机协同工作，使光缆从张力场通过每基铁塔的导轮向牵引场悬空移动，最终完成ADSS光缆敷设[2]。

张力放线法使整个施工过程中ADSS光缆的受磨损程度降到最小，保障了其运行使用寿命。但在敷设光缆之前，必须先完成绝缘牵引绳的敷设，这个过程需要施工人员徒步穿越整个光缆耐张段。经过多年的工程实践，发现施工人员在牵引绳的敷设过程中，经常遇到各种通道受阻情况，影响施工效率，增加工程支出，具体表现在：

（1）在山地林区架设ADSS光缆，线路铁塔间无通道行走，施工人员无法在输电线路下穿行敷设牵引绳。

（2）牵引绳敷设过程中，经常受到房屋、田地、池塘、工地等阻挡，政策协调与赔偿工作往往比较难进行。

（3）河流航道、公路等交跨时，行业规定复杂，协调手续繁琐，费用昂贵，审批时间长。

因此，牵引绳的敷设问题已经成为影响ADSS光缆线路施工进度的一个重要因素。在人们法制意识日益增强、行业制度不断规范的趋势下，人工敷设ADSS光缆牵引绳所需的通道成本已经越来越昂贵，工程实施难度也越来越大[3]。

2 无人机在ADSS光缆牵引绳敷设中的应用研究

随着无人机技术的飞速发展，无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，从而为其在电力作业中的应用提供了良好的发展前景。无人机在电力工程施工和电力巡线中的应用[4-5]，给了很大启发，如果能将无人机应用到ADSS光缆牵引绳敷设中来，就能减少地面环境对工程的影响，保证工程的顺利实施。

2.1 可行性研究

当前，无人机在电力系统中的应用正在不断扩大，电力无人机市场已经形成，部分厂商专门研制和改进了无人机产品，使其更适用于电力系统应用。ADSS光缆架设在输电线路铁塔上，其施工环境和电力线路施工、巡线有很多相似之处。因此，基于电力应用无人机现状，对其在ADSS光缆牵引绳敷设中的应用开展可行性研究。

（1）负重要求。

通过为无人机配置引线装置，无人机就可以为高空线路的架设提供引线。引线的重量，是决定无人机放线距离的重要因素。目前，无人机引线一般采用韩国丝，韩国丝由涤与丝组成，在重量、韧性、价格方面能很好地平衡，比如：Φ2 mm规格的韩国丝，参考质量约为2.8 kg/km，破断拉力可达2.5 kN，而价格只需100元/km。

以ADSS光缆一档距施工为例，长度一般不超过0.5 km，采用Φ2 mm规格的韩国丝作为引线，自重约为1.4 kg，考虑有连续放多档线需求及风力、摩擦等因素影响，如果无人机有效负载重量能达到5 kg，就能满足ADSS光缆牵引绳敷设要求。

（2）电场影响。

ADSS光缆工程通常为不停电工程，光缆上方为高压带电线路。在这样的情况下，主要考虑无人机在强电场环境下作业，是否会发生控制异常现象；无人机接近高压带电体时，安全距离需要达到多少。以110 kV线路为例，通过无人机高压带电体试验[6]可以得知，无人机远程遥控未见异常，当无人机与110 kV带电体距离接近0.4 m左右时，发生放电现象。因此试验结果为：无人机与110 kV线路的安全工作距离为0.5 m左右，不会发生控制异常现象。

考虑到此距离为实验室数据，实际施工时的室外环境更加复杂，不仅要防止放电现象的发生，还要防止无人机与导线、杆塔等物的碰撞，加上无人机的控制员需要一定的反应时间。综合考虑，认为无人机在ADSS光缆牵引绳敷设中，与带电线路保持6 m左右较为合适。

（3）无人机选型。

电力应用无人机主要分为固定翼无人机、无人直升机、小型旋翼机3种机型，它们的性能对比如表1所示。

表1 3种电力应用无人机的性能对比[6-7]

由表1可知：固定翼无人机由于不具备定点悬停、垂直起降等功能，不适用于牵引绳的敷设施工；无人直升机和小型旋翼机相比，在飞行速度、续航时间、抗风能力、有效载荷方面都具有优势，但价格高出很多，购置和运维成本对于一般施工队伍很难承受；小型旋翼机的重量小，结构简单，能够定点起飞、降落、空中悬停，其飞行速度、续航时间、抗风能力、有效载荷等性能，虽不及无人直升机，但也能满足ADSS光缆牵引绳敷设要求，并且其购置维护成本低。

综上所述，目前无人机具备在ADSS光缆工程中使用的条件，且小型旋翼机是现阶段性价比最高、最适合ADSS光缆牵引绳敷设的机型。

2.2 典型施工流程

目前，无人机在ADSS光缆敷设工程中的应用还比较少，相关经验不足，因此，在工程实践基础上，不断总结经验，逐步形成一套无人机敷设ADSS光缆牵引绳典型流程，如图1所示。

图1 无人机敷设ADSS光缆牵引绳典型流程

由于风速对无人机施工影响较大，因此，工程准备阶段要特别注意天气情况，选择无风或微风、天气晴朗的日子施工。无人机属于精密且复杂的设备，涉及飞行姿态控制、无线通信、视觉探测、GPS定位等技术，施工人员在每一次飞行前要进行相应检查，保证无人机功能完好。

现场工作开始前，首先要对无人机的起降场地进行平整清理工作，尽量保证每级塔附近有一块平整的地面，升空过程中没有线缆、树枝等物体阻挡。无人机引绳敷设一般采取逐档放线的形式：套挂引绳，升空，塔间飞行，松抛线器，降落，套挂下一根引绳；以此循环工作，完成整个光缆耐张段的引绳敷设。然后由施工人员对每一级塔的引绳进行连接，两端分别与牵引绳和牵引机相连，完成整个耐张段的牵引绳敷设。

2.3 存在问题及对策

无人机在ADSS光缆工程中的应用尚处于初级阶段，相关工作经验少，在实际应用中遇到不少困难，比如：无人机施工现场安措不完善，安全得不到保障；缺少专业的无人机操作人员，无人机飞行存在安全隐患；无人机相关知识欠缺，不利于故障的排除等，这些问题都影响着无人机在ADSS光缆牵引绳敷设中的使用。

要克服这些困难，认为应该从自身队伍建设出发，重视人才培养：

（1）制定相关规范和标准，完善制度管理。从安全、技术等方面编写规程，并在实际应用过程中，不断修缮，最终形成完整的制度。

（2）加强学习培训，培养无人机熟练施工人员。既要学习无人机相关原理及机械知识，更要加强日常操练，熟练掌握无人机飞行和控制技巧，能解决一些无人机简单故障，有力保障生产。

（3）设立无人机小组，专职负责无人机引线敷设工作和日常维护保养。无人机放线工作量不大，但技术要求高，因此在人员上优选头脑聪明、手脚灵活的员工，4人左右为宜；无人机属于精密器具，日常维护不能疏忽，使用前后都要进行检查保养，特别是旋翼、电池等易耗易损部件。

3 实际应用效果

祥云变电站ADSS光缆工程是国网湖州供电公司2015年通信基建项目，借挂原110 kV电力线路新建1条24芯ADSS光缆，全长7 km。由于地处安吉山区，更需要跨越经济开发园区厂房，线路环境复杂，牵引绳人工敷设难以进行：山区山高树密，人无路可走，牵引绳无法腾空；开发园区厂方林立，园内不允许施工，政策处理困难。传统人工敷设牵引绳的方法在该工程项目上遇到了极大的阻力。

经过一个多月的调研和充分准备，在祥云变电站ADSS光缆工程中首次采用无人机敷设牵引绳，取得成功，不仅解决了山区、厂区施工难题，更大大缩短了牵引绳敷设时间，提高了施工效率。

4 结语

ADSS光缆张力放线法，首先需要敷设牵引绳，传统的人工敷设方法，对地面通道要求高，施工成本高，施工难度大。借鉴无人机在电力系统上的应用，提出牵引绳无人机敷设方法，并在实际工程中应用检验，效果显著，因此，认为此方法值得推广尝试。当然，由于应用时间尚短，经验积累尚浅，还存在很多不足之处，无人机在ADSS光缆施工中的相关应用研究还有待深入。

[1]皮石甫.电力通信光缆的研究[J].科技创新导报，2007（36）∶2-3.

[2]林光龙，刘冬根.自承式光缆的施工[J].广东电力，2001，14（1）∶57-60.

[3]史雪涛.电力ADSS通信光缆线路跨越施工新工艺应用[J].电力信息与通信技术，2013，11（12）∶126-129.

[4]韩冰，尚方.面向无人机输电线路巡检的电力杆塔监测框架模型[J].浙江电力，2016，35（4）∶6-11.

[5]韦舒天，李龙，岳灵平，等.输电通道人机协同巡检方式的探索[J].浙江电力，2016，35（3）∶10-13.

[6]李力.无人机输电线路巡线技术及其应用研究[D].湖南：长沙理工大学，2012.

[7]汤明文，戴礼豪，林朝辉，等.无人机在电力线路巡视中的应用[J].中国电力，2013，46（3）∶35-38.

（本文编辑：陆莹）

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

吴云鹏（1984），男，工程师，从事电力系统通信工程研究。