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跨越世界电力建设之巅

银线飞迁贯长龙,当今世界又一殊。

9月26日,目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最先进的准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程投运。

自工程2016年7月主体开工后,国家电网有限公司直流建设分公司以建设“精品中的精品”为理念,带领参建人员在工程送(受)端换流站及线路示范端建设管理、属地公司线路建设支撑服务中,创新引领,攻坚克难,解决了施工作业要素复杂、电气设备新研发多、现场安全管控风险、工艺质量要求高等重重困难,完成了工程各个节点计划,实现了世界高压输电领域的重大跨越,树立起了世界电力发展史上一座新的里程碑,站立在世界电力“建设之巅”。

坚持创新驱动,树立世界电力建设新的里程碑 

±1100千伏,目前世界上最高的电压等级;3324千米,目前世界上最远的输电距离;1200万千瓦,目前世界上最大的输电容量。

现场建设管理团队面临的是更加具体的数据:80米大跨度钢结构吊装、618米超长GIS设备安装、32米长穿墙套管吊装、832吨重换流变压器安装……

电压等级最高,输电距离最远、输电容量最大,意味着换流变压器、平波电抗器、穿墙套管等主设备,以及阀厅、户内直流场等主建筑物体量更大,技术更复杂,无经验先例可循,施工难度前所未有。“±1100千伏特高压直流工程施工较以往±800千伏直流工程而言,不是简单的物理电压数字变大,而是施工技术复杂程度的几何级倍数增加,复杂挑战程度异常之高,涉及作业之广,安全风险管控难度远远超过以前。”国网直流公司董事长、党委书记丁永福介绍。

将世界上最先进的换流站由蓝图变为现实,唯有创新,才能攻坚克难,实现目标。作为特高压和创新直流工程建设的专业管理公司,世界一流能源互联网企业建设运营重要保障者,一直以来,国网直流公司坚持把创新作为第一动力,建成国内首个±660千伏工程,首个±800千伏试验示范特高压直流工程,首次将换流容量提升到800万千瓦、1000万千瓦的特高压直流工程,建设新一代柔性直流工程。面对昌吉、古泉换流站及线路示范段建设管理建设的新挑战,国网直流公司党委将创新贯穿工程建设全过程,工程开工前,针对工程建设将遇到的其他施工考验,分门别类成立7个专业技术组,群策群力,集思广益,共同“会诊”施工难题;利用远程交流讨论、专题技术例会、专家定时“问诊”等形式,构建现场施工难题动态联系应急解决机制;建立工程“施工工艺创新库”,依托劳模创新工作室大力开展现场创新。

2019年9月,古泉换流站最后的调试工作有序实施,输变电工程中最复杂的控制保护系统正准确稳定运行。为了严控一次设备和二次设备的安装环境,确保绝缘的可靠性和控制系统的稳定性,古泉换流站施工人员提出“一次设备工厂化安装、二次设备无尘化安装”目标,创新应用组合式环境控制系统、金具缺陷三维扫描仪、数字力矩扳手、二次除尘间等工器具,有效解决了以往工程中施工环境难控制、金具放电难检测、螺栓力矩难记录、二次板卡难清洁等问题,确保了高电压设备全部一次带电成功,为调试顺利进行奠定了基础。此外,该站利用组合式环境控制系统、创新应用主通流回路”十步法”,实施轨道边沿下凹设计,创新手推模具等一系列创新举措,为工程建设找到突破口与解决问题方法,有效解决了以往工程建设中的多项难题。

2019年10月,新中国成立70周年庆典期间,昌吉换流站已投运,其以鲜明的建设工艺成为了当地的新地标。走进该站直流场,宛如步入一个大体积的方形“鸟巢”,其轴线长度115米,跨度61.60米,檐口高度42米,屋脊高度44米,系直流工程首次将户外直流场设计规划成户内直流场。为保证带电设备安全带电距离和正常运行环境,国网直流公司业主项目部带领参建单位创新施工方案,最终采用单层大跨度、大高度空间结构建筑物全钢结构体系的立体管桁架方案,施工也再次创下了作业面积范围和钢结构重量的新纪录,体现了安全可靠、经济合理、造型美观、节省建筑空间的优势。这只是昌吉换流站创新工作的成果之一,换流变压器高真空三级滤油系统、新型安全防护冲孔板、金具三维激光扫描技术等20余项创新成果并全部在现场应用。

昌吉、古泉换流站首次应用“互联网+”智慧工地系统进行建设管理,通过大数据、云计算等方式,实现对作业环境的动态感知和智能监控,实现了换流站建设由传统管理向智慧型、智能型转变。

打造“精品中的精品”,树立电力行业国际标杆

墨西哥当地时间10月1日,国际项目管理协会(IPMA)举行了以“将可持续发展纳入项目管理”为主题的第31届全球大会。由国网直流公司负责建设管理的±1100千伏古泉换流站工程在评选中荣获“国际项目卓越管理奖银奖”。这是电网工程首次在这一国际舞台评选中亮相并获奖。

走进古泉换流站,建筑物整洁美观的工艺,弧度划一排列的设备,笔直的站内道路,颜色格调和谐的各种建筑,正是参建人员精细打造的大美“匠心之作”。

“要将准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程建成精品中的精品工程,在安全、质量管理,工艺水平全方位实现提升。”工程建设之初,国网直流公司党委作出决策。国网直流公司昌吉、古泉业主项目部在建设过程中把安全、质量管控的精益化、精细化做到了极致。该公司统筹安排人员、设备、物资、资源调配,创新管理方式,从优化内部工作结构入手,以工序管控为单元组成,构建土建、电气、钢结构、调相机、安全、资料等十大专业小组。施工过程中,该公司以深化标准工艺应用为切入点,采取“策划先行、过程创优、一次成优”,提升每一项施工内容工艺“含金量”,严格施工过程管控,确保质量“零瑕疵”。对核心作业工序,该公司从方案撰写编写、交底培训和施工组织,纳入“6S”管理方法,从制度上把好质量提升关;形成土建施工40项、电气安装30项关键数据指标体系,以量化评价手段促进提升实体质量。

昌吉、古泉换流站实现沉降零超标、回路零发热、金具零放电、接线零差错、软件零误报,一次通过耐压试验,一次带电成功,先后获得62项质量奖项、技术专利及科技进步奖。建管线路标段跨越110千伏及以上线路32次,跨越铁路和高速公路9次,无一例安全事故发生。

深化党建引领,“党建+”在工程现场全面落地

2018年8月,古泉换流站高端换流变集中到货卸装,必须在一个月内完成。适值炎热夏季,酷暑炙热难耐,国网直流公司临时党支部党员划责任、作表率,32名党员带头参与装卸活动。党员“帮带”,群众参与,在短短25天内克服天气炎热和转运频次高、交通协调难等难题,完成了全部任务。

2017年7月,昌吉换流站临时党支部共产党员安全质量攻坚队在执行大跨度钢结构吊装重点任务中,带头组织方案编制、论证,并对现场施工进行全过程监督指导,确保工程顺利实施。

在准东—皖南±1100千伏特高压直流工程建设中,国网直流公司党委以工程现场临时党支部为载体全面开展“党建+”活动,深化共产党员服务队建设。古泉临时党支部先后组织各参建单位成立党员先锋队、青年突击队,创建8个党员责任区,14个党员示范岗;昌吉临时党支部在主要施工作业面设立“党员责任区”8个,“党员示范岗”17个,在工程收尾阶段专门成立创优党员责任区及示范岗,充分发挥党支部的战斗堡垒作用和党员先锋模范作用,以党建引领新成果促进工程建设新成效,有效推动工程建设。

戈壁滩上,夏季地表温度70多摄氏度,冬季达到零下40摄氏度,四季常有大风、沙尘暴等极端恶劣的气候条件。远离家乡亲人,工作“连轴转”、作息“白加黑”、现场宿舍“两点线”,昌吉换流站临时党支部副书记姚斌一待就是四年。古泉换流站地处皖南地区,每年雨季长,给现场施工造成困难。业主项目部经理刘宝宏每天要到现场各个作业点察看,重要工序时坚守现场,严格把关,盯着细节施工,对每个施工方案事必躬亲,细细“过滤”,不放过任何一个风险“盲点”。

作为工程负责人,姚斌带领一线党员聚焦急难险重任务,始终冲锋在工程建设主战场、施工建设第一线。临时党支部把工程现场职工群众最关心的问题放在重要位置,在现场组织文体活动、职工慰问,开办工地夜校,在安全交底的基础上,对作业人员进行更全面、更丰富的再培训、再指导;组织参建队伍参加当地重点工程劳动竞赛,极大调动参建人员的建设热情,凝聚参建队伍合力,推进工程建设。

如今,一条巨龙穿过荒漠戈壁,将源源不断的电流送往华东。国网直流公司将牢固树立安全第一的理念,维护好这条能源大通道,为“三型两网”世界一流能源互联网企业建设贡献力量。

远程会商工程难题、智能监测作业现场、工艺工法和施工新技术数据库共建共享、VR/AR可穿戴设备全面感知工地各要素、设备监造全过程动态监控、工程数字化管控以及自动竣工结算转资……国网直流公司以提升基建数字化管理水平促进电网安全经济运行水平为出发点,采用“大数据、云计算、物联网、移动应用、人工智能”等新技术,深化研究泛在电力物联网在直流工程规划设计、设备监造、建设施工、验收移交等阶段的应用,创新直流工程建设管理手段和模式,以构建“直流工程现场建设集控平台”为抓手,“嵌入”和附加各专业功能模块,加速信息化技术与电网基建现场的深度融合,开启新一代电力系统建设征程,推进智能电网建设管理从传统型向智慧型转变。

能源革命和数字革命融合发展趋势,加速倒逼和催生传统电网建设管理模式的变革和转型,国网直流公司加强“顶层设计”,建立直流工程现场建设集控平台,以“智慧工地”为抓手,创新衍生和孵化相关功能模块,推动直流工程高质量发展。

“直流工程现场建设集控平台”夯实工程管理智能化基础

2019年9月,燕山山脉下的±500千伏北京换流站建设进入施工冲刺阶段,土建作业紧张收尾、电气设备加紧安装、消缺措施逐项落实……尽管现场各种难题和应急问题层出不穷,但业主项目部负责人刘宝宏工作起来却是游刃有余。当时,刘宝宏担任项目经理的±1100千伏准东—皖南特高压直流输电工程古泉换流站即将建成投运,他亲身经历了“直流工程现场建设集控平台”从概念到研发成功,再到推广应用的全过程。“平台不仅让现场管理便捷很多,更多是提供了信息管理工具,让工作从以往传统的经验型、评估性到精益型、精确型转变,这双信息管理‘看不见的手’正在发挥出看得见的大作用。”前后对比的变化,让他感慨颇多。

2015年,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程开工。国网直流公司分管负责人陈力说:“创新工程就要用创新理念来管理,吉泉工程建设不仅要实现直流技术上的突破,更要在工程管理上再进一步。”作为首个±800千伏特高压直流工程向家坝—上海特高压直流输电示范工程奉贤换流站的项目经理,面对又一次挑战,陈力提出了建立直流工程现场分级视频监控中心与数据中心的设想。2017年,“直流工程现场建设集控平台”建成,首先在准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程试运行。该平台主要涵盖视频监控、远程会商、现场数据监控、知识管理四部分,覆盖工程管理、技术支撑、设备监造三项业务,换流站、线路两类工程,以及直接建管和技术监管两种模式。

国网直流公司抓住泛在电力物联网建设的机遇,在现场监控的基础上进一步完善平台的数据采集、分析和运用功能,并在张北柔直电网工程北京、丰宁换流站和“新五直”工程推广应用,“直流工程现场建设集控平台”成为基建领域泛在电力物联网建设的重要内容。

在国网直流公司管理后台,进入在建工程±500千伏丰宁换流站模块,我们发现,现场的固定摄像、移动摄像和无人机巡航的音频、视频采集及时上传,可向国家电网有限公司进行数据动态实时传输,让人对现场情况一目了然。打开远程会商内容,工程现场业主项目部与相关技术专家正在利用可穿戴设备等技术装备,就提升防火墙浇筑工艺质量进行会商交流。

“平台将现场安全、质量、进度、风险、环水保等过程采集的数字化信息进行实时监控、分析和预警,这样一来,尽管我们离现场几千公里,但我们掌握的情况并不比在现场少。”陈力介绍。

“智慧工地”促进工程管理智慧化转型

2019年1月,张北柔性直流工程北京换流站正在开展大跨度网架结构顶升施工。他们利用“智慧工地”网架顶升监控系统对各千斤顶受力状态、结构姿态和气象条件进行实时监控和分析,智能控制顶升系统、发布风险预警。

早在准东—皖南±1100千伏特高压直流工程建设中,国网直流公司开始了“智慧工地”建设:构建一体化监控指挥平台,借助互联网及大数据技术,对工程建设过程中“人、机、料、法、环”的状态进行实时监控、记录存储、智能分析与状态预警,客观分析施工场域的进度、安全、质量及风险的特征和规律,实现施工现场全过程的大数据分析展示。

国家电网公司提出“三型两网、世界一流”战略目标,“智慧工地”建设进入2.0时代。国网直流公司对相关功能进行改造升级,提升智慧“信息因子”,对接现场各个环节,让其全面“生态感知”工地作业全要素,助力建管水平的提高。

在±800千伏海南换流站,我们佩戴一幅全息AR眼睛后,可快速识别已在数据库中加载的现场施工人员、机械、设备、建筑物、地质环境等信息。而扫描身边某设备二维码时,立刻可透视设备内部构造,可以快速、全面掌握设备信息。“海南换流站地处偏远,VR/AR技术的应用可以让我们利用语音、视频、图像、文字等手段进行交互式操作,专家可通过虚拟现实技术与现场人员交互,及时准确地指导现场工作,便于施工项目部与专家远程交流和诊断施工难题。”分管负责人赵宏伟介绍说,“海南换流站作为‘新五直’工程之首,从策划之初就把‘智慧工地’系统置入工地的各个终端设备,就像一个灵敏的感应器和信息采集源,便于我们动态掌握工地信息,从而达到灵活决策和科学管理的目的。”

全业务数字化提升经营管理水平

2018年6月,和以往的工程影像档案移交不同,准东—皖南±1100千伏特高压直流线路工程影像档案移交效率更高。同样的工作量,以往需要30余人集中工作一个月,现在我们与工程竣工投产同步完成了全部资料的搜集整理和移交工作。通过特高压工程影像大数据管理,准东—皖南±1100千伏特高压直流工程档案以移动应用采集工程建设数码照片,替代传统“相机+手持标识牌”的采集模式,提升了过程采集效率;推行标准化的特高压工程影像过程采集、采集范围及与归档要求,使工程影像档案实现建设项目原始状态到工程完工的全过程记录。

国网直流公司项目课题组通过对准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程现场影像采集现状实地调研,完成了“特高压影像大数据管理及标准化研究”课题,形成《特高压工程影像管理工作规范》,全面指导特高压工程影像工作开展;建成基于“移动端采集+网页端管理+云端存储”的影像资料管理平台,实现建设过程中数码照片的快速、规范采集功能,实现各类数码照片的检索、查询、分析及统计功能。

泛在电力物联网建设为企业管理提升搭建了平台。除了档案管理,自动竣工决算转资、后勤智能管控等纷纷进入了“快车道”,企业合规管理工作效能和质量得以提升。国网直流公司采取“科学统筹、有序接入、分段完善”的思路,逐步将相关业务移植到“线上”。工程量数字化管控可在招标阶段,通过BIM软件与预算编制软件对接,形成BIM三维模型与工程量清单项目的精细对照。合同执行阶段,将BIM软件与造价管控软件对接,通过确认工程进度,与工程量清单项目对比分析,便于科学分析建设进度。在结算阶段,实现工程量自动统计,变更与签证材料的自动归集,结算申报文件与结算审核文件自动生动。智能设备监造功能模块实现了设备监造信息化全要素监测和自动报审、抽样。

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