张力机多机联控系统研究

刘建锋 翟 飞

（河南送变电工程公司，河南 郑州450001）

1 研究背景和应用价值

特高压建设是“十二五”电网发展的重中之重。未来五年国家将投资超过5 000亿元，建成“三纵三横”特高压交流骨干网架和11项特高压直流输电工程，线路总长将达4万km，形成交直流协调发展的坚强电网网架。随着西部大型煤电、水电、核电和以风电、太阳能发电为主的可再生能源基地的加快建设，预计到2020年末，需要远距离输送的电力规模将超过4亿kW。据报道，未来五年建设的“三纵三横”特高压网架，将把内蒙古、陕西、河北的风电、煤电通过三条纵向的特高压通道送往华北、华中和华东，把北部的煤电和西南的水电通过三条横向的特高压通道送往华北、华中和长三角地区。而将西部能源送往东部电力负荷中心的主要方式就是建设特高压输电线路。

由于输电能力的提高，导线向大截面和多分裂方向发展。目前500kV超高压输电线路导线主要有四分裂和六分裂，750～1 000kV特高压输电线路导线主要有六分裂和八分裂（分裂数为每相线的导线根数）。目前的张力放线设备有两种：两线张力机和四线张力机。四线张力机由于体积大、重量大，现场运输、转场不方便，很少使用。两线张力机由于体积小、重量轻、运输和转场方便，深受用户青睐。但是一次展放四分裂导线要用两台两线张力机、两个操作手，一次展放六分裂导线要用三台两线张力机、三个操作手，一次展放八分裂导线要用四台两线张力机、四个操作手。即在多分裂导线展放过程中，需要几个人同时同步操作设备，而多人同时操作会存在无线电通讯沟通不及时、几位操作手在配合上存在偏差而使设备不同步等问题，容易出现误操作而发生生产事故。

为避免以上问题发生，本文进行张力机多机联控系统的研究，实现一人操作多台张力机，可以大大提高输电线路架设的质量和安全性，降低工人劳动强度和人工成本，具有推广价值。

2 要解决的问题和采取的措施

2.1 需要解决的问题

（1）在多分裂导线一次展放时，每台张力机都需要一个操作手，几位操作手在配合上存在偏差，不利于导线展放。

（2）张力随放线速度的变化而波动变化，影响张力的稳定性。

2.2 采取的措施

（1）采用多机联控系统，总控柜通过电缆和每台张力机连接，一个人通过总控柜即可操作多台张力机。

为满足多分裂大截面导线的一次展放，采用两台或三台2×70kN张力机联控，一次展放四分裂或六分裂大截面导线。联控方式为电气有线遥控，一台为主机，其他为辅机。

1）通过压力传感器采集信号，采用工程机械PLC控制器对信号进行分析，在总控柜的液晶显示器上显示。

2）通过电位计调整电比例溢流阀的压力，在液晶显示器上显示液压系统的压力值，并转化为导线的张力值。

3）在每台张力机上都安装手动和自动两套张力调节系统，都有一个有线电气遥控接口，连接到主机控制柜，主机控制柜与总控柜连接；一个操作手在总控柜上同时控制两台／三台张力机，用于四分裂大截面导线、六分裂大截面导线一次展放的集中控制。

4）刹车电磁阀选用高性能防水电磁铁，确保可靠；制动器控制采用机电混合控制，即使电气部分出故障，制动器也不会拒制动或误制动。

5）如果电气系统故障，可以切换到手动模式，在每台张力机上单独操作，不会影响施工，并且电气系统采用模块化设计，很好更换。

（2）通过压力反馈控制，实时监测压力变化，通过控制电比例溢流阀，保持压力恒定，实现智能恒压力自动控制。

首先系统设定张力值，并在系统压力稳定后，按下自动控制按钮，此时控制系统自动根据当前压力的变化调整输出PWM的值从而控制其保持在设定的张力值范围内。在自动模式下，如果手动改变外部电位计设定的张力值，系统将按照新设定的张力值控制电比例阀，使系统保持新设定的张力值。

3 控制系统说明（三机联控）

系统描述：系统共使用两个PLC控制器和一个6.4寸液晶显示器。每个控制器分别控制三片电控比例阀，通过采集外部电位计的张力设定值，从而控制系统维持在设定的张力值范围内；系统压力由控制器采集压力传感器数据并在显示器上实时显示。三机联控原理如图1所示。

图1 张力机三机联控原理图

3.1 控制内容

模式一：手动控制。系统实时采集外部电位计设定张力值，通过PLC内部计算输出，PWM控制电控比例阀，使系统保持设定的张力值。

模式二：自动控制。首先系统设定张力值，并在系统压力稳定后，按下自动控制按钮，此时控制系统自动根据当前压力的变化调整输出PWM的值从而控制其保持在设定的张力值范围内。在自动模式下，如果手动改变外部电位计设定的张力值，系统将按照新设定的张力值控制电控比例阀，使系统保持新设定的张力值。当张力设定值稳定后，张力波动值小于±5%。

总张力控制：用一个总张力电位计可以同时控制六个电控比例阀开口增减，当某一路电位计设定值为0时，默认叠加在此路上的总张力调节值自动为0，其他不变。

3.2 显示内容

发动机数据显示；六路系统的当前压力值；六路电位计的当前张力值，即六根导线的张力值；六路PWM模拟量的当前输出电压值；传感器等的标定页面。

4 结语

张力机联机控制系统的使用，解决了过去多分裂导线一次展放时由于多位操作手同时操作多台张力机时配合、沟通不利造成的导线展放速度不匀等问题，实现了一个人操作几台机器，更有利于走板调平，在无转角线段还可智能控制，自动控制压力，使其不随速度的变化而变化，更精确地控制张力，降低了工人劳动强度，提高了施工效率，增加了设备的使用安全性，提升了产品科技含量。目前，该系统已在1 000kV晋东南—南阳—荆州特高压输电、±800kV向家坝—上海特高压输电、±800kV锦屏—苏南特高压直流输电等重点工程中发挥了重要作用，使用效果良好，保证了设备安全和施工质量。

［1］蒋平海.张力架线机械设备和应用［M］.2版.北京：中国电力出版社，2005.

［2］中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL／T875—2004输电线路施工机具设计、试验基本要求［S］.北京：中国电力出版社，2004.

［3］孙成通.液压传动［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［4］陈建明.电气控制与PLC应用［M］.北京：电子工业出版社，2006.