正好電力實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司配網(wǎng)建設(shè)分公司 謝施施 賀 立 呂誠聰 張春波

國網(wǎng)麗水供電公司南城供電分公司 呂振坤

近年來，國家對(duì)城市美化和供電安全的要求日益提高。當(dāng)前，電纜隧道和電纜溝成為城市供電的主要通道，傳統(tǒng)的電纜通過架空線路進(jìn)行電力的輸送，多應(yīng)用于郊區(qū)的輸送電，而針對(duì)城市人口密集、人口流量大的環(huán)境下，這種傳統(tǒng)電力輸送方式卻存在一定的安全隱患[1]。因此，本項(xiàng)目針對(duì)性研制了一款電纜井穿線智能感應(yīng)裝置，能夠應(yīng)對(duì)解決電纜井穿線作業(yè)中電纜狀態(tài)無法監(jiān)測(cè)的問題。同時(shí)，研制了電纜牽引力的預(yù)警裝置，在實(shí)際作業(yè)中可避免電纜由于敷設(shè)過程中所受拉力問題，而引起電纜破裂和牽引繩斷裂等情況，借助智能感應(yīng)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電纜敷設(shè)情況，確保作業(yè)人員人身安全。

1 設(shè)計(jì)思路

1.1 設(shè)計(jì)思路

一是智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專用支架的研制。分析電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專用支架的特點(diǎn)，建立相應(yīng)的仿真模型，確定智能電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)專用支架的最佳方案，通過電動(dòng)控制支架升降調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電纜平順敷設(shè)。

二是安裝智能感應(yīng)系統(tǒng)。結(jié)合電纜敷設(shè)作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的問題，研制電纜牽引力的預(yù)警裝置，避免電纜由于敷設(shè)過程中所受拉力問題而引起的電纜破裂和牽引繩斷裂等情況。

三是智能感應(yīng)系統(tǒng)的研究監(jiān)測(cè)。結(jié)合實(shí)際作業(yè)需求，通過安裝的智能感應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一表在線監(jiān)控多個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的運(yùn)行情況，確保電纜敷設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)安全。

1.2 總體方案

根據(jù)目標(biāo)需求，利用現(xiàn)有的技術(shù)方案，提出總體方案，如圖1所示。

圖1 總體研制方案分解樹圖

本項(xiàng)目擬通過滑輪組及電機(jī)配合達(dá)到電纜敷設(shè)支架升降效果，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜敷設(shè)情況監(jiān)測(cè)借助電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)，快速找出故障點(diǎn)，減少事故處理時(shí)間，以便工作人員解決突發(fā)問題。

項(xiàng)目具體實(shí)施方案如下：

第一步，廣泛搜集資料，結(jié)合工程實(shí)際情況，全面分析總結(jié)現(xiàn)有的電纜井穿線裝置。第二步，分析電纜井穿線的工作情景，建立仿真模型。第三步，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)警系統(tǒng)和智能感應(yīng)系統(tǒng)的建立。第四步，研制電纜井穿線智能感應(yīng)裝置。第五步，進(jìn)行裝置的調(diào)試優(yōu)化與感應(yīng)系統(tǒng)間的配合情況。第六步，整理項(xiàng)目驗(yàn)收資料，完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

“電纜井穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置”的研制關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：第一，穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置。如何實(shí)現(xiàn)電纜井傳輸狀態(tài)的監(jiān)控；第二，電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)。如何防止電纜敷設(shè)過程中電纜破裂、牽引繩斷裂等危險(xiǎn)情況；第三，智能感應(yīng)系統(tǒng)。如何實(shí)現(xiàn)一表在線遠(yuǎn)程監(jiān)控各個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的安全情況。

1.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和框架

通過對(duì)電纜井穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置開展模擬應(yīng)用，可通過傳感器判斷電纜轉(zhuǎn)角運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)和智能感應(yīng)系統(tǒng)能夠有效輔助作業(yè)人員判斷電纜轉(zhuǎn)角敷設(shè)情況，證明此次項(xiàng)目研制的電纜井穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置均滿足項(xiàng)目預(yù)期要求，具有推廣應(yīng)用價(jià)值（如圖2所示）。

圖2 電纜井穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置

2 功能介紹

2.1 電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)了帶按鍵、顯示，用戶可以自行設(shè)置控制重量的重力控制器，并可通過傳感器閾值實(shí)現(xiàn)預(yù)警。該控制器可通過自帶按鍵、顯示設(shè)置控制重量和校準(zhǔn)，不需要和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，以滿足不熟悉計(jì)算機(jī)操作、不便與計(jì)算機(jī)連接、經(jīng)常要現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)定值、現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的場(chǎng)合使用。由于增加了液晶顯示，可以實(shí)時(shí)顯示重量值（如圖3所示）。

重力控制器外形尺寸為：84.0mm×66.2mm，安裝孔尺寸為：76.2mm×58.4mm?？刂破靼逵呻娫?、重力測(cè)量、CPU控制、按鍵、顯示及繼電器輸出等部分組成，如圖2所示。重力控制器上安裝了兩個(gè)繼電器，分別帶常開與常閉觸點(diǎn)，可以控制2路AC250V/7A或DC28V/10A以內(nèi)的用電器。繼電器動(dòng)作分別由兩個(gè)發(fā)光管指示（如圖4所示）。

圖3 重力控制器

圖4 重力控制器的組成及連接

控制器工作原理如圖5所示。繼電器1與繼電器2都可以分別設(shè)定吸合重量值及斷開重量值。吸合重量值及斷開重量值大小可以由客戶自行設(shè)定。兩個(gè)繼電器可以分別控制兩臺(tái)不同設(shè)備，也可以配合使用，一臺(tái)做粗調(diào)，另一個(gè)做微調(diào)。

圖5 重力控制器工作原理圖

動(dòng)作方式：在上限重量和下限重量區(qū)間內(nèi)，繼電器的電觸點(diǎn)動(dòng)作，在上限重量和下限重量區(qū)間外，繼電器恢復(fù)初始狀態(tài)，兩個(gè)繼電器可分別設(shè)置動(dòng)作值?？刂破鞯牧砍獭⒕戎饕Q于所配傳感器。重力開關(guān)板與傳感器分離供應(yīng)，由于各物件重量不同、電路與傳感器的離散性，必須配套校準(zhǔn)。校準(zhǔn)采用2點(diǎn)法，第1點(diǎn)選零點(diǎn)，第2點(diǎn)選傳感器量程的滿載點(diǎn)，校準(zhǔn)方式簡(jiǎn)單易操作。

2.2 智能感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過安裝智能感應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一表在線監(jiān)控各個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的安全情況，借助于內(nèi)部裝置快速判斷找出故障點(diǎn)，有效增加了專用支架的故障診斷速度，減少事故處理時(shí)間，協(xié)助工作人員解決突發(fā)問題（如圖6所示）。

圖6 免插電遠(yuǎn)程手機(jī)無線高清攝影頭

利用微型免插電遠(yuǎn)程手機(jī)無線高清攝影頭具有隨機(jī)挪動(dòng)、云存儲(chǔ)、無需網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，配置磁吸支架可便攜安裝在轉(zhuǎn)角敷設(shè)支架上，通過手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，調(diào)取電纜敷設(shè)畫面。

3 實(shí)施要點(diǎn)

3.1 人員培訓(xùn)

項(xiàng)目管理單位在實(shí)施電纜安裝作業(yè)之前，對(duì)安裝作業(yè)人員的作業(yè)能力和安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以培養(yǎng)安裝管理人員的專業(yè)知識(shí)，并評(píng)估安裝人員的技能，以保證安裝技能隊(duì)伍的總體強(qiáng)度。鑒于強(qiáng)電項(xiàng)目線纜安裝工作的特點(diǎn)，所有在建筑工地的人員都掌握了化合物工作技術(shù)，并不斷輸出特定實(shí)用安裝技能，以釋放安裝人員的工作能量，并進(jìn)行高技術(shù)流后期的安裝培訓(xùn)以提升線纜安裝工作的綜合品質(zhì)。

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

在對(duì)線路架設(shè)過程中，電纜管的架設(shè)質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)控。因?yàn)殡娎|管對(duì)線路的支持有保障，電纜管鋪設(shè)的可靠性直接關(guān)系到后續(xù)強(qiáng)電線纜敷設(shè)的運(yùn)行安全性[2]。為提高線路管道施工的總體品質(zhì)，有必要按照電氣工程和高強(qiáng)度電工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用性質(zhì)適宜的電纜管。目前，主要有以下兩類電纜管：PVC管和鋼管。這兩類材料都有各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。因此，為了提高電纜管安裝后的安全與可靠性，需要嚴(yán)格按照裝配工作的實(shí)際要求。管道接頭，應(yīng)當(dāng)確保與相應(yīng)的管箱具有相同的連接。并按照鋼制電纜管的安裝與施工技術(shù)規(guī)范，對(duì)電纜管做好了連接工作，以保證鋼制電纜管的確定性、一致性和平穩(wěn)性。在安裝和建造電纜管道時(shí)，備用孔必須符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，容納孔的直徑必須是0.4～0.6cm。許多電力工程強(qiáng)電企業(yè)在進(jìn)行線路裝修施工中，選用PVC管材進(jìn)行施工安裝，其理由就是發(fā)揮了管材的抗腐蝕性能和材質(zhì)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)镻VC管材自身的硬度有限，基主要用于安裝。

在處理所有管子切割時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)保證管子切割的質(zhì)量與水平。如切開有特別重大的產(chǎn)品質(zhì)量問題，將直接影響電氣工程建設(shè)質(zhì)量的電纜破壞、開裂，以及其他后續(xù)電纜鋪設(shè)工作的質(zhì)量問題[3]。因此，安裝人員在進(jìn)行PVC管線的建設(shè)時(shí)，即使采用技術(shù)計(jì)劃，也必須確保PVC管線是筆直的。建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行技術(shù)管理時(shí)，需要對(duì)適當(dāng)彎曲的管線進(jìn)行重要的設(shè)置管理。在PVC電纜管道的設(shè)置工序中，為了確保下一個(gè)電纜交叉作業(yè)的質(zhì)量，管線不會(huì)產(chǎn)生變形、折疊、損傷等問題。

3.3 鋪裝技術(shù)

在電纜的鋪設(shè)中，往往需要對(duì)電纜施工技術(shù)進(jìn)行管理控制，在工藝控制方面應(yīng)符合如下的要求[4]。一是保證電纜封端的密封性。線路架設(shè)作業(yè)，若對(duì)輸送電壓不超過1A的線路，進(jìn)行電源電阻測(cè)試操作后，分析判斷后其特性和安全，進(jìn)行后續(xù)線路架設(shè)作業(yè)。通過測(cè)試導(dǎo)線的絕緣性和安全，才能確定后續(xù)強(qiáng)電線纜的效率和安全性。當(dāng)導(dǎo)線鋪設(shè)的電力承載量達(dá)到了6A，為了確保電氣工程作業(yè)開展的總體效率和安全性，必須對(duì)整個(gè)鋪設(shè)線路開展抗電壓、絕緣性能、直流泄露等技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試操作，線路的技術(shù)性參數(shù)全部滿足技術(shù)要求后，才能夠進(jìn)行線路鋪設(shè)作業(yè)。

二是技術(shù)人員需對(duì)工作型號(hào)進(jìn)行抽檢備案。由于強(qiáng)電線纜對(duì)施工裝配品質(zhì)的要求特別高，因此如果在施工過程中線纜遭受了損傷和剮蹭，將會(huì)直接危害到線纜的后續(xù)運(yùn)行工作安全。在對(duì)電纜抽檢過程中，為了能夠更有效地查出線纜品質(zhì)問題，安裝工作需對(duì)裝配技術(shù)做出相應(yīng)調(diào)整，以進(jìn)一步提高線纜施工的品質(zhì)和安全性。

三是進(jìn)行強(qiáng)電安裝作業(yè)，遵守各種電纜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在線纜鋪設(shè)的準(zhǔn)備階段，施工人員需要對(duì)每一種類型的線纜進(jìn)行精準(zhǔn)編碼，根據(jù)線纜的型號(hào)對(duì)線纜進(jìn)行定位擺放，避免線纜產(chǎn)生交錯(cuò)情況，影響了后期線纜鋪設(shè)效率。

對(duì)于垂直式光纜和水平電纜在進(jìn)行安裝施工時(shí)，都必須采用橋架敷設(shè)方法，以確保對(duì)不同平面光纜敷設(shè)工作同時(shí)開展的質(zhì)量。當(dāng)電纜敷設(shè)工作進(jìn)行時(shí)，要求線纜穿越項(xiàng)目變化范圍，為了防止項(xiàng)目變化對(duì)線纜產(chǎn)生一定影響，當(dāng)具體敷設(shè)工作進(jìn)行時(shí)，必須合理的保留相應(yīng)線纜尺寸。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)管理

在強(qiáng)電線的建設(shè)中，現(xiàn)場(chǎng)管理工作起著重要的作用。由于電纜工程技術(shù)要求高，施工現(xiàn)場(chǎng)更加混亂，為了提高電纜工程的質(zhì)量和安全性，需要加強(qiáng)電纜管道安裝工程、電纜布線工程、電纜敷設(shè)工程、管線密封工程、電纜試驗(yàn)工程等現(xiàn)場(chǎng)管理工作[5]。為了確保電纜工件的質(zhì)量，通過嚴(yán)格的工作定義。同時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理工作時(shí)，所有工程人員都需要組建專門的電纜安裝技術(shù)隊(duì)伍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理和指導(dǎo)，以實(shí)施建設(shè)計(jì)劃，提高電纜安裝的綜合質(zhì)量。在線纜安裝工程中，研究了線纜的安裝可靠性，以便保證該區(qū)域線纜安裝的品質(zhì)與安全，進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在現(xiàn)場(chǎng)施工責(zé)任人的監(jiān)督管理下，管理人員追蹤特定的建筑品質(zhì)問題，各工程員工履行崗位義務(wù)，以提升各工序的建設(shè)品質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)了電氣工程的可建設(shè)性。

4 項(xiàng)目實(shí)施成效

4.1 優(yōu)勢(shì)

第一，智能感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。借助微型免插電遠(yuǎn)程手機(jī)無線高清攝影頭，無需網(wǎng)絡(luò)，采用磁吸支架快速安裝，通過手機(jī)APP即可實(shí)現(xiàn)一表在線監(jiān)控各個(gè)電纜轉(zhuǎn)角處的敷設(shè)情況。

第二，電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過安裝電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)能夠在作業(yè)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電纜敷設(shè)過程中的相應(yīng)問題并且快速反應(yīng)及時(shí)解決，從而減少作業(yè)中的停工時(shí)間。項(xiàng)目設(shè)計(jì)了帶按鍵、顯示，用戶可以自行設(shè)置控制重量的重力控制器，并可通過傳感器閾值實(shí)現(xiàn)預(yù)警。該控制器可通過自帶按鍵、顯示設(shè)置控制重量和校準(zhǔn)，不需要和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，以滿足不熟悉計(jì)算機(jī)操作、不便與計(jì)算機(jī)連接、經(jīng)常要現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)定值、現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的場(chǎng)合使用。由于增加了液晶顯示，可以實(shí)時(shí)顯示重量值（如圖7所示）。

圖7 電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)主要模塊

4.2 不足之處

電纜井穿線狀態(tài)智能感應(yīng)裝置仍存在裝置整體組裝復(fù)雜，電纜牽引力預(yù)警系統(tǒng)和智能感應(yīng)系統(tǒng)效果不穩(wěn)定等問題，后續(xù)推廣過程中可進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)用化改造。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目的研究基本能夠克服常規(guī)線井穿網(wǎng)情況下出現(xiàn)的困難，利用智能電纜線槽的監(jiān)控運(yùn)檢系統(tǒng)有效提升電纜線槽工作環(huán)境。用智慧運(yùn)檢取代人工日常巡查管理，實(shí)現(xiàn)智慧變電站電纜溝的實(shí)現(xiàn)，符合我國電網(wǎng)企業(yè)三型兩網(wǎng)、國際領(lǐng)先的戰(zhàn)略，創(chuàng)新思路，推動(dòng)公司成長(zhǎng)。