正好電力實業(yè)集團有限公司配網建設分公司 謝施施 賀 立 呂誠聰 張春波

國網麗水供電公司南城供電分公司 呂振坤

近年來，國家對城市美化和供電安全的要求日益提高。當前，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行電力的輸送，多應用于郊區(qū)的輸送電，而針對城市人口密集、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，本項目針對性研制了一款電纜井穿線智能感應裝置，能夠應對解決電纜井穿線作業(yè)中電纜狀態(tài)無法監(jiān)測的問題。同時，研制了電纜牽引力的預警裝置，在實際作業(yè)中可避免電纜由于敷設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，借助智能感應系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測電纜敷設情況，確保作業(yè)人員人身安全。

1 設計思路

1.1 設計思路

一是智能電纜轉角敷設專用支架的研制。分析電纜轉角敷設專用支架的特點，建立相應的仿真模型，確定智能電纜轉角敷設專用支架的最佳方案，通過電動控制支架升降調節(jié)，實現(xiàn)電纜平順敷設。

二是安裝智能感應系統(tǒng)。結合電纜敷設作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的問題，研制電纜牽引力的預警裝置，避免電纜由于敷設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。

三是智能感應系統(tǒng)的研究監(jiān)測。結合實際作業(yè)需求，通過安裝的智能感應系統(tǒng)，實現(xiàn)一表在線監(jiān)控多個電纜轉角處的運行情況，確保電纜敷設的現(xiàn)場安全。

1.2 總體方案

根據目標需求，利用現(xiàn)有的技術方案，提出總體方案，如圖1所示。

圖1 總體研制方案分解樹圖

本項目擬通過滑輪組及電機配合達到電纜敷設支架升降效果，通過傳感器實現(xiàn)對電纜敷設情況監(jiān)測借助電纜牽引力預警系統(tǒng)，快速找出故障點，減少事故處理時間，以便工作人員解決突發(fā)問題。

項目具體實施方案如下：

第一步，廣泛搜集資料，結合工程實際情況，全面分析總結現(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，根據實際情況進行預警系統(tǒng)和智能感應系統(tǒng)的建立。第四步，研制電纜井穿線智能感應裝置。第五步，進行裝置的調試優(yōu)化與感應系統(tǒng)間的配合情況。第六步，整理項目驗收資料，完成項目驗收。

1.3 關鍵技術

“電纜井穿線狀態(tài)智能感應裝置”的研制關鍵技術難點有以下幾點：第一，穿線狀態(tài)智能感應裝置。如何實現(xiàn)電纜井傳輸狀態(tài)的監(jiān)控；第二，電纜牽引力預警系統(tǒng)。如何防止電纜敷設過程中電纜破裂、牽引繩斷裂等危險情況；第三，智能感應系統(tǒng)。如何實現(xiàn)一表在線遠程監(jiān)控各個電纜轉角處的安全情況。

1.4 系統(tǒng)結構和框架

通過對電纜井穿線狀態(tài)智能感應裝置開展模擬應用，可通過傳感器判斷電纜轉角運行狀態(tài)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；電纜牽引力預警系統(tǒng)和智能感應系統(tǒng)能夠有效輔助作業(yè)人員判斷電纜轉角敷設情況，證明此次項目研制的電纜井穿線狀態(tài)智能感應裝置均滿足項目預期要求，具有推廣應用價值（如圖2所示）。

圖2 電纜井穿線狀態(tài)智能感應裝置

2 功能介紹

2.1 電纜牽引力預警系統(tǒng)的設計

項目設計了帶按鍵、顯示，用戶可以自行設置控制重量的重力控制器，并可通過傳感器閾值實現(xiàn)預警。該控制器可通過自帶按鍵、顯示設置控制重量和校準，不需要和計算機聯(lián)機，以滿足不熟悉計算機操作、不便與計算機連接、經常要現(xiàn)場修改設定值、現(xiàn)場校準的場合使用。由于增加了液晶顯示，可以實時顯示重量值（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繼電器，分別帶常開與常閉觸點，可以控制2路AC250V/7A或DC28V/10A以內的用電器。繼電器動作分別由兩個發(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定。兩個繼電器可以分別控制兩臺不同設備，也可以配合使用，一臺做粗調，另一個做微調。

圖5 重力控制器工作原理圖

動作方式：在上限重量和下限重量區(qū)間內，繼電器的電觸點動作，在上限重量和下限重量區(qū)間外，繼電器恢復初始狀態(tài)，兩個繼電器可分別設置動作值?？刂破鞯牧砍?、精度主要取決于所配傳感器。重力開關板與傳感器分離供應，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。校準采用2點法，第1點選零點，第2點選傳感器量程的滿載點，校準方式簡單易操作。

2.2 智能感應系統(tǒng)的設計

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

圖6 免插電遠程手機無線高清攝影頭

利用微型免插電遠程手機無線高清攝影頭具有隨機挪動、云存儲、無需網絡的特點，配置磁吸支架可便攜安裝在轉角敷設支架上，通過手機APP實現(xiàn)遠程監(jiān)控，調取電纜敷設畫面。

3 實施要點

3.1 人員培訓

項目管理單位在實施電纜安裝作業(yè)之前，對安裝作業(yè)人員的作業(yè)能力和安裝標準進行評價，以培養(yǎng)安裝管理人員的專業(yè)知識，并評估安裝人員的技能，以保證安裝技能隊伍的總體強度。鑒于強電項目線纜安裝工作的特點，所有在建筑工地的人員都掌握了化合物工作技術，并不斷輸出特定實用安裝技能，以釋放安裝人員的工作能量，并進行高技術流后期的安裝培訓以提升線纜安裝工作的綜合品質。

3.2 技術要點

在對線路架設過程中，電纜管的架設質量進行了監(jiān)控。因為電纜管對線路的支持有保障，電纜管鋪設的可靠性直接關系到后續(xù)強電線纜敷設的運行安全性[2]。為提高線路管道施工的總體品質，有必要按照電氣工程和高強度電工程的結構特點，選用性質適宜的電纜管。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)勢與劣勢。因此，為了提高電纜管安裝后的安全與可靠性，需要嚴格按照裝配工作的實際要求。管道接頭，應當確保與相應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規(guī)范，對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，備用孔必須符合設計標準，容納孔的直徑必須是0.4～0.6cm。許多電力工程強電企業(yè)在進行線路裝修施工中，選用PVC管材進行施工安裝，其理由就是發(fā)揮了管材的抗腐蝕性能和材質穩(wěn)定性的優(yōu)點。因為PVC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，技術人員應保證管子切割的質量與水平。如切開有特別重大的產品質量問題，將直接影響電氣工程建設質量的電纜破壞、開裂，以及其他后續(xù)電纜鋪設工作的質量問題[3]。因此，安裝人員在進行PVC管線的建設時，即使采用技術計劃，也必須確保PVC管線是筆直的。建設現(xiàn)場管理人員進行技術管理時，需要對適當彎曲的管線進行重要的設置管理。在PVC電纜管道的設置工序中，為了確保下一個電纜交叉作業(yè)的質量，管線不會產生變形、折疊、損傷等問題。

3.3 鋪裝技術

在電纜的鋪設中，往往需要對電纜施工技術進行管理控制，在工藝控制方面應符合如下的要求[4]。一是保證電纜封端的密封性。線路架設作業(yè)，若對輸送電壓不超過1A的線路，進行電源電阻測試操作后，分析判斷后其特性和安全，進行后續(xù)線路架設作業(yè)。通過測試導線的絕緣性和安全，才能確定后續(xù)強電線纜的效率和安全性。當導線鋪設的電力承載量達到了6A，為了確保電氣工程作業(yè)開展的總體效率和安全性，必須對整個鋪設線路開展抗電壓、絕緣性能、直流泄露等技術指標的測試操作，線路的技術性參數全部滿足技術要求后，才能夠進行線路鋪設作業(yè)。

二是技術人員需對工作型號進行抽檢備案。由于強電線纜對施工裝配品質的要求特別高，因此如果在施工過程中線纜遭受了損傷和剮蹭，將會直接危害到線纜的后續(xù)運行工作安全。在對電纜抽檢過程中，為了能夠更有效地查出線纜品質問題，安裝工作需對裝配技術做出相應調整，以進一步提高線纜施工的品質和安全性。

三是進行強電安裝作業(yè)，遵守各種電纜的技術標準規(guī)定。在線纜鋪設的準備階段，施工人員需要對每一種類型的線纜進行精準編碼，根據線纜的型號對線纜進行定位擺放，避免線纜產生交錯情況，影響了后期線纜鋪設效率。

對于垂直式光纜和水平電纜在進行安裝施工時，都必須采用橋架敷設方法，以確保對不同平面光纜敷設工作同時開展的質量。當電纜敷設工作進行時，要求線纜穿越項目變化范圍，為了防止項目變化對線纜產生一定影響，當具體敷設工作進行時，必須合理的保留相應線纜尺寸。

3.4 現(xiàn)場管理

在強電線的建設中，現(xiàn)場管理工作起著重要的作用。由于電纜工程技術要求高，施工現(xiàn)場更加混亂，為了提高電纜工程的質量和安全性，需要加強電纜管道安裝工程、電纜布線工程、電纜敷設工程、管線密封工程、電纜試驗工程等現(xiàn)場管理工作[5]。為了確保電纜工件的質量，通過嚴格的工作定義。同時，進行現(xiàn)場管理工作時，所有工程人員都需要組建專門的電纜安裝技術隊伍進行現(xiàn)場管理和指導，以實施建設計劃，提高電纜安裝的綜合質量。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)域線纜安裝的品質與安全，進行了評價。在現(xiàn)場施工責任人的監(jiān)督管理下，管理人員追蹤特定的建筑品質問題，各工程員工履行崗位義務，以提升各工序的建設品質，從而實現(xiàn)了電氣工程的可建設性。

4 項目實施成效

4.1 優(yōu)勢

第一，智能感應系統(tǒng)的設計。借助微型免插電遠程手機無線高清攝影頭，無需網絡，采用磁吸支架快速安裝，通過手機APP即可實現(xiàn)一表在線監(jiān)控各個電纜轉角處的敷設情況。

第二，電纜牽引力預警系統(tǒng)的設計。通過安裝電纜牽引力預警系統(tǒng)能夠在作業(yè)時檢測現(xiàn)場電纜敷設過程中的相應問題并且快速反應及時解決，從而減少作業(yè)中的停工時間。項目設計了帶按鍵、顯示，用戶可以自行設置控制重量的重力控制器，并可通過傳感器閾值實現(xiàn)預警。該控制器可通過自帶按鍵、顯示設置控制重量和校準，不需要和計算機聯(lián)機，以滿足不熟悉計算機操作、不便與計算機連接、經常要現(xiàn)場修改設定值、現(xiàn)場校準的場合使用。由于增加了液晶顯示，可以實時顯示重量值（如圖7所示）。

圖7 電纜牽引力預警系統(tǒng)主要模塊

4.2 不足之處

電纜井穿線狀態(tài)智能感應裝置仍存在裝置整體組裝復雜，電纜牽引力預警系統(tǒng)和智能感應系統(tǒng)效果不穩(wěn)定等問題，后續(xù)推廣過程中可進一步對產品進行實用化改造。

5 結論

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