输变电工程建设智能施工技术要点研究

北京华联电力工程监理有限公司 王 彬 辛春秋 段春明

输变电工程项目是我国电力系统建设的重要组成部分，因此需要在设计、施工及监理环节投入大量的人力、物力，以提升整体工程项目运行的合理性与规范性。然而，结合当前的工程建设管理情况来看，相较于预期目标仍存在一定差距，因此有必要从施工技术入手，进行优化与完善。面对这一需求，智能化技术应运而生，推动输变电工程建设管理、施工、质量控制等环节的智能化升级，为电力工程整体运行水平的提升奠定基础。本文以某公司为例，对输变电工程建设智能施工技术要点进行研究。

1 输变电工程施工智能化发展趋势

输变电工程建设项目具有结构复杂、规模大、技术要求高等特点，施工期间，技术人员应做好技术整合，通过新技术、新设备的应用促进施工水平的提升。智能化环境下，可以为材料供应及机械设备提供技术支持。为实现输变电工程的全面规划，施工技术的应用将逐渐朝向智能化、软件化方向发展，重点突出施工过程的先进性与技术性，在现代化技术以及先进机械设备作用下，施工效率与安全性也会显著提升[1]。

随着智能化水平不断提升，控制器系统、传感器系统在输变电工程中得到广泛应用，施工过程中技术人员也可借助机电一体化技术保证智能化施工符合要求。当前，输变电工程智能化技术应用水平得到了显著提升，取得了更佳的应用成果，同时也为工程高质量建设创造有利条件。

2 某公司输变电工程智能管理系统的应用

为保证输变电工程施工的顺利进行，技术人员对智能管理系统进行合理应用，实现工程建设水平的提升。相较于普通的工程项目，输变电工程整体比较复杂，需要大量的人员及设备加以辅助，同时对施工原材料质量提出更高要求。在应用智能化施工技术过程中，技术人员一方面应做好智能点位及特高压点位设置，另一方面应根据具体的工程特点对工程全过程实施智能化管理，确保先进技术可以得到高质量应用。在此过程中，技术人员应针对工程中存在的问题进行分析总结，根据具体的施工影响因素与施工要求确定施工管理方案，促进输变电工程施工标准化与可靠性程度的提升。

例如，可以在输变电工程建设过程中引入蓝牙技术，为智能化管理系统建设提供技术支持，为集约化、扁平化管理模式的落实提供保障。蓝牙技术作为一种无线局域网组网技术，具有距离短、成本低、可靠性高等优势，因此在电力系统中得到广泛应用。表1为蓝牙技术与其他无线通信技术的对比。可以看出，将蓝牙技术应用到输变电工程智能管理系统中可以更好地发挥出其在抗干扰、低能耗、高安全性等方面的优势，进而成为输变电工程建设施工的关键技术。

表1 蓝牙技术与其他无线通信技术的参数对比

在蓝牙技术的支持下，输变电工程智能管理系统可以对施工进度、施工成本等数据进行收集、整理与分析，同时还具有安全事故预警等智能化功能，同时在无线网络以及后台服务器的辅助下，可有效将相关技术及分析结果传输至后台，从而为现场施工管理工作提供依据。

3 智能施工技术在输变电工程建设中的应用

3.1 牵引、张力设备智能化应用

3.1.1 基本概况

施工技术的智能化是输变电工程建设发展的必然趋势，以张力架线设备为例，在输电线路施工中具有复杂性与自动化程度较高的特点，为提升施工水平，可以将智能化施工技术引入到牵引、张力架线设备中。我国电网系统施工对牵引、张力设备的应用主要开始于20世纪七十年代末，技术开发应用至今，牵引、张力设备生产水平已经成熟，带动了输变电工程建设配套施工工艺的完善与提高。近年来，电压等级提升使得对工程技术水平的要求进一步提升。

3.1.2 单台设备智能化施工

为确保张力架线施工的顺利进行，应确保主牵引装置的稳定运行，同时具备良好的工作与防护机制，满足长时间连续作业需求；同时主张力装置也需要具有健全的控制机构，保证与主牵引装置同步运行的基础上平稳调整放线张力。一般来说，完成放线张力调整后应保持在恒定状态，一方面要对各子导线的放线张力加以控制，另一方面应对过程中出现的张力差进行补偿。

随着智能化技术的应用，牵引、张力设备以及张力架线施工可以实现智能化升级。站在单台设备的角度来说，将智能化技术应用到牵引、张力设备中，主要目的是实现多台设备协同智能化施工，提高张力架线施工效率，保障施工的安全性与可靠性。具体来看，单台设备的智能化流程包括：通过微处理器对整机集成控制中心进行操作，完成数据采集—监控—调节的流程；通过拉力传感器和速度传感器完成数据采集，通过总线传输至主机控制中心；根据预设程序，对速度与张力参数进行调节，其中张力参数还可细分为总张力与分张力等，进而实现对单台牵引、张力设备功能的智能化控制，实现输变电工程的智能化施工。

牵引装置可对牵引力及牵引速度进行控制，张力装置可对张力进行控制。在架线施工期间，可在张力机张力控制机构加装全程检测装置，控制线索张力的同时将其恒定在预设值，避免启动、运行、停止等操作引起张力变化。在恒定张力状态下进行施工，一方面可提高架线质量，避免出现接导线损伤等质量问题；另一方面可对整机状态、运行参数以及故障信息进行监控，一旦出现相关情况也可以及时提醒。结合上述分析，也可以将无线通讯功能应用到单台牵引、张力设备中，在蓝牙技术的支持下，可以实现主控单元状态参数的上传与下载，为智能化施工提供便利。

3.1.3 机群设备智能化施工

现阶段，我国特高压工程输电线路中主要应用的是多分裂导线形式，考虑到装配式架线施工技术尚有提升空间，因此并未得到广泛应用，工程建设实践中仍主要通过牵引、张力设备实现输电线路工程放线。结合工程实际来看，导线在长时间运行期间易出现不均匀蠕变问题，为提升施工质量，同时保证对现有施工设施的充分利用，考虑在特高压交流试验示范工程中应用2×（1牵4）同步张力放线方法，满足8分裂导线施工要求。

在这样的施工方式下，由两套1牵4放线设备形成张力放线组合，2台牵引、张力设备运行期间，应控制交错距离在3～5m，操作人员通过一定的手势进行沟通配合，副操作手随着主操作手实现牵引力与张力的灵活调整，保证速度、张力等可以达到同等状态。这样的导向控制模式主要依靠人工配合，因此操作精度一定程度上会受到人员技术水平与配合情况的影响，导致控制精度难以达到较高水平；同时整体操作过程动态化水平较低，难以预知潜在的安全隐患，对整体施工的安全性与稳定性带来不利影响。

为进一步满足输变电工程的建设需要，可以在单台设备智能化施工的基础上进一步开发出机群设备智能化施工，实现牵引、张力架线设备的集成化运行，全面提升施工效率与质量。机群智能化架线系统包括单机智能系统以及管理中心系统，系统运行期间，由单机智能系统实现数据测量、通讯与调节，并将处理后的数据结果传输至管理中心系统，经过进一步的分析运算，可以反映出当下的施工状态，并构建相应的施工作业模型。

实时施工作业模型的建立不仅可对系统内部各设备运行状态进行监控，实现单机的通信、调度功能，还可帮助技术人员在工程施工现场进行全面监控。通过机群智能化架线系统可以获取各个设备的运行状态，在此基础上制定相应的技术方案，同时还可以将设备牵引、张力参数传输至设备监控单元。

3.2 基于BIM技术的施工质量管理

以往在进行统输变电工程施工期间，存在施工管理效率低，效果差等问题，面对智能化施工发展趋势，有必要将智能化技术应用到施工管理过程中，进而可以通过BIM技术搭建输变电工程施工质量模型。为简化输变电工程施工质量管理流程，可通过BIM技术与工程施工信息进行整合，为施工质量管理提供数据支持。输变电工程具有涉及内容多、规模大等特点，因此有必要实现统一协调的施工质量管控，搭建完整的管理组织结构，明确各结构组成的具体任务[2]。

为实现有效的施工质量管理，需要先制定完善的质量管理工作流程，提取相关参数并进行参数化处理，为质量管理提供数据支撑。通常情况下，输变电工程施工的影响因素包括图纸（T）、施工（Q）、材料（C）、设备（S），因此质量管理因素集合可以表示为：X=｛T,Q,C,S｝。

值得注意的是，在进行信息采集期间，受到外界因素影响会产生一定的无效信息，会对施工质量管理产生干扰，因此可以通过中值滤波算法滤除无效信息，其公式表示为：

式中：a表示的是滤除因子；Xi表示的是第i个质量管理信息；r、ω表示的是协助因子。在此基础上，相关信息进一步进行参数转换，转换过程可表示为：

式中：λ表示的是信息转换参数。以上述分析过程为依据，通过BIM技术搭建输变电工程施工质量管理模型，并得到相应的质量管理系数，模型可表示为：

在此基础上，还可以对BIM输变电工程施工质量管理模型的应用效果进行验证，将其与传统输变电工程施工质量管理模型对比试验，对二者的协同效率加以分析，表2为两种质量管理模型的协同效率对比情况，可以看出BIM模型协同效率要明显高于传统模型，因此可以在输变电工程中得到广泛应用。

表2 两种质量管理模型的协同效率对比情况

现代化输变电工程建设对施工技术水平提出更高要求，因此应积极推动施工技术的智能化、规范化升级。相较于传统无线通信技术，蓝牙技术的传输距离、传输效率等方面更具优势，可以应用在输变电工程智能管理系统中。对于实际施工过程来说，可以通过智能化技术升级牵引、张力设备，有效将牵引力及张力控制在施工规范状态；还可以借助BIM技术进行施工质量管理，为输变电工程建设提供稳定支持。