侯建明，關(guān) 蕾

（吉林省送變電工程公司，長春 130033）

隨著輸電線路輸電容量的增大，900 mm2、1 000mm2和1 250mm2截面導(dǎo)線不斷被研發(fā)應(yīng)用，導(dǎo)線多為6分裂和8分裂布置，多分裂導(dǎo)線需要同相同步展放。目前常用的最大牽引力的牽引機(jī)為280kN，已不滿足長距離一次牽引同相6或8根大截面導(dǎo)線。另外，為保證架線質(zhì)量，操作人員通過液壓表來控制牽引力或張力大小，并1人只能近距離控制1臺(tái)設(shè)備，受液壓表精度限制，控制誤差較大，走板在過滑車的關(guān)鍵時(shí)刻，操作人員不能第一時(shí)間知道走板是否順利通過滑車。在張力場(chǎng)側(cè)，由于操作人員不能相互觀察，不能精準(zhǔn)控制多臺(tái)張力機(jī)。實(shí)際施工中，操作人員在設(shè)備旁邊近距離操作，受噪音、風(fēng)沙、雨雪、高溫等環(huán)境影響，對(duì)身體傷害大。為解決上述問題，有效地利用現(xiàn)有的放線設(shè)備及工器具，提高放線施工技術(shù)水平，研發(fā)了二牽N智能協(xié)同張力展放大截面導(dǎo)線技術(shù)，并在特高壓工程中成功應(yīng)用。

1 二牽N 智能協(xié)同張力展放大截面導(dǎo)線技術(shù)特點(diǎn)

二牽N智能協(xié)同張力展放大截面導(dǎo)線技術(shù)是同相同步改1根牽引繩為并行的2根分牽引繩，在一個(gè)走板的形式下，牽張?jiān)O(shè)備在有線遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)控制下，一次同步并行牽引同相6根子導(dǎo)線的放線技術(shù)，一基塔的一相通常懸掛1個(gè)放線滑車，在1套控制操作指揮系統(tǒng)下完成同相導(dǎo)線的展放施工，其技術(shù)特點(diǎn)如下。

a.安全性高。采用2根牽引繩同時(shí)牽引1個(gè)走板，走板穩(wěn)定不翻轉(zhuǎn)，為放線施工安全提高了保障，采用數(shù)字智能同步控制，可保證同相導(dǎo)線各子導(dǎo)線之間張力相同。

b.可靠性高。2臺(tái)牽引機(jī)通過1臺(tái)工業(yè)電腦利用有線遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)和自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行同步牽引，可隨意切換2臺(tái)牽引機(jī)同步與獨(dú)立操作，實(shí)現(xiàn)了從人力機(jī)械控制到智能化控制，整個(gè)放線過程的遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控，增加了放線施工的可靠性。

c.實(shí)用性廣泛。采用同步一次展放可以減小對(duì)導(dǎo)線塑性伸長和蠕變伸長變化的影響，此技術(shù)與“2×1牽4”等放線技術(shù)相比，由于導(dǎo)線通過1 個(gè)滑車，消除了“2×1牽4”2個(gè)滑車懸掛高度誤差對(duì)導(dǎo)線弛度的影響。

d.經(jīng)濟(jì)效益明顯?？煽s短滑車和附件安裝時(shí)間，且導(dǎo)線同相一次展放完成，提高了工作效率。

2 二牽N 技術(shù)牽引機(jī)側(cè)智能協(xié)同控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 牽引機(jī)側(cè)設(shè)計(jì)原理

2臺(tái)牽引機(jī)進(jìn)行并聯(lián)改造，采用2 根并行的牽引繩，在1個(gè)走板的形式下，一次同步并行牽引同相N根子導(dǎo)線的放線工藝，采用有線遠(yuǎn)程操作控制技術(shù)，在1套控制操作指揮系統(tǒng)下完成同相導(dǎo)線的展放施工。

2.2 特高壓組合式放線滑車研制

二牽N智能協(xié)同張力展放大截面導(dǎo)線技術(shù)在普通塔只懸掛1個(gè)放線滑車，滑車采用4個(gè)立柱、1軸的組合結(jié)構(gòu)形式，雙主掛孔（增加安全性和施工便捷性），11個(gè)滑輪被立柱分隔成3組，第1、2、4、5、7、8、10、11掛膠滑輪用于走導(dǎo)線，第3、6、9尼龍滑輪用于走牽引繩。滑車規(guī)格為1 869mm×1 761mm×1 040 mm；輪片直徑為1 040 mm；滑輪底徑為900mm；滑車質(zhì)量為941kg；滑車設(shè)計(jì)載荷為300 kN，可隨意組成7輪和9輪滑車［1］。

2.3 特高壓雙牽引組合走板

走板采用組合式，由牽引鋼繩、牽引板、后拖板、鉸鏈等組成，配套鋼繩規(guī)格φ32.5×40m［2］，連接方式見圖1。

圖1 組合走板連接圖

2.4 總體方案設(shè)計(jì)

采用有線遠(yuǎn)程和無線遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)2臺(tái)牽引機(jī)的同步控制操作，2臺(tái)牽引機(jī)在不改變?cè)瓩C(jī)控制系統(tǒng)的前提下，對(duì)原牽引機(jī)進(jìn)行了數(shù)字化改造，增加1套聯(lián)機(jī)控制裝置，利用可編程邏輯控制器（PLC）的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將牽引機(jī)的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)娇偪刂婆_(tái)上，首先控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同，在此基礎(chǔ)上控制牽引距離相同。操作控制系統(tǒng)由主機(jī)柜、輔機(jī)柜、總控制臺(tái)三部分組成。

2.4.1 主機(jī)柜及輔機(jī)柜

主機(jī)柜和輔機(jī)柜分別由2個(gè)S7－200PLC 智能從站和分布式I/O ET200pro從站組成。

2.4.2 總控制臺(tái)

總控制臺(tái)由控制面板、PLC 主站、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及無線信號(hào)接收裝置組成，通過過程現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）與主機(jī)柜和輔機(jī)柜相連接，距2臺(tái)牽引機(jī)距離最遠(yuǎn)可達(dá)50m，可隨時(shí)拆裝，方便運(yùn)輸，只要聯(lián)接上總線接口和電源即可工作。

a.控制面板共設(shè)置主輔機(jī)啟動(dòng)開關(guān)、主輔機(jī)牽引手柄、主輔機(jī)油門、緊急停機(jī)和聯(lián)機(jī)切換等8個(gè)操作裝置，在控制臺(tái)內(nèi)設(shè)置同步與獨(dú)立操作切換裝置，在有載情況下能順利切換。

b.PLC主站由1個(gè)S7－300中央處理單元、1個(gè)模擬量輸入模塊和1個(gè)數(shù)字量輸入模塊組成，負(fù)責(zé)執(zhí)行必要程序和通信指令，協(xié)調(diào)各分站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。控制系統(tǒng)的所有輸入功能均在主站內(nèi)實(shí)現(xiàn)，包括各種邏輯運(yùn)算、隨動(dòng)控制功能、比例－積分－微分（PID）循環(huán)控制功能等，可以通過編制控制程序?qū)崿F(xiàn)兩機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、牽引速度、牽引距離同步的自動(dòng)控制，該控制程序?qū)⑷涛灰撇羁刂圃? m 以內(nèi)，具體控制流程見圖2。

2.5 牽引機(jī)同步改造

為保證牽引同步，所有控制均引到一個(gè)控制臺(tái)上，其中2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)由2個(gè)單獨(dú)油門控制手柄控制，采用電子顯示屏顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，開始時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)到同一轉(zhuǎn)速，誤差補(bǔ)償由液壓系統(tǒng)完成。

在控制回路增設(shè)了雙輪同步閥，可實(shí)現(xiàn)單閥同時(shí)控制2臺(tái)變量泵，考慮到變量誤差，在高壓回路上又增設(shè)了高壓回路雙輪同步閥，可保證2個(gè)馬達(dá)輸入壓力相同，補(bǔ)償因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速誤差引起的流量。

導(dǎo)線展放前，調(diào)試2臺(tái)牽引機(jī)在有線遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)控制下的同步運(yùn)行狀態(tài)，檢查特高壓雙牽引走板，調(diào)試遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。

2.6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

a.遠(yuǎn)程操控功能。實(shí)現(xiàn)牽引機(jī)的遠(yuǎn)程各種操作，包括開關(guān)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)整、牽引、吐線（倒車）等。

b.遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。系統(tǒng)近端實(shí)現(xiàn)2臺(tái)牽引機(jī)各參數(shù)的同步顯示及實(shí)時(shí)影像的同步監(jiān)測(cè)，并可將所有工作過程存入硬盤；遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)走板發(fā)射器各種參數(shù)的顯示和無線視頻。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制圖

c.安全警報(bào)功能。通過人機(jī)界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)達(dá)到限制值及系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)的報(bào)警功能，報(bào)警發(fā)生時(shí)可實(shí)現(xiàn)聲音和畫面同時(shí)觸發(fā)。

d.過程分析技術(shù)。實(shí)現(xiàn)主要參數(shù)的實(shí)時(shí)過程曲線對(duì)比顯示，并可按固定時(shí)間間隔存檔，以供操作及技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)和事后分析使用。

e.動(dòng)畫仿真功能。走板上有無線視頻鏡頭和感應(yīng)裝置，可對(duì)走板鋼絲繩相對(duì)位移及走板當(dāng)前達(dá)到的線路位置提供真實(shí)的動(dòng)畫仿真顯示。

3 二牽N 技術(shù)張力機(jī)側(cè)智能協(xié)同控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體方案設(shè)計(jì)

張力機(jī)智能控制系統(tǒng)硬件部分是由上位機(jī)、下位機(jī)、無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成，通過PROFIBUS總線連接傳輸數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

a.上位機(jī)由工控機(jī)、總站組成，在工控機(jī)上有軟操作控制儀表盤，具有數(shù)據(jù)監(jiān)視和聯(lián)機(jī)操作功能，總站由S7－300系列中的315－2DP 可編程控制器和電源組成。

b.下位機(jī)由PLVC2 閥控器和各種傳感器、液壓閥組成，具有采集信號(hào)、上傳數(shù)據(jù)、隨動(dòng)控制、PI調(diào)節(jié)及執(zhí)行各項(xiàng)操作功能，可在張力機(jī)儀表盤單機(jī)操作。

c.無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括發(fā)射機(jī)、中繼站、接收機(jī)等部分，采用編碼正交頻分復(fù)用（COFDM）調(diào)制技術(shù)非視距傳輸視頻信號(hào)，傳輸距離是10km。

d.軟件部分包括wincc7.0組態(tài)軟件制作的軟操作控制儀表盤，STEP7 編制的總站控制程序和OpenPCS軟件編制的下位機(jī)控制程序（ST 語言），張力機(jī)并聯(lián)控制組成見圖3。

圖3 張力機(jī)并聯(lián)控制組成框圖

3.2 設(shè)備改造

a.發(fā)動(dòng)機(jī)改造。原機(jī)油門為手動(dòng)控制方式，不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制中的PI運(yùn)算，改為脈沖控制方式，自制油門控制電路保證快速準(zhǔn)確地控制脈沖大小。

b.主液壓油泵改造。原主變量泵控制均為液壓控制，信號(hào)反應(yīng)較慢，將主泵改為電液比例控制方式，需更換主泵電磁閥、電控手柄等電控元件，電控手柄輸出為0～10V 信號(hào)，輸入到可編程控制器，經(jīng)控制器計(jì)算后直接輸出到電磁閥需要的200～600 mA 的電流。

c.張力控制閥改造。原張力機(jī)張力控制閥為手動(dòng)先導(dǎo)溢流閥，現(xiàn)改為電控比例溢流閥，由本機(jī)操作面板上的電位器提供0～10V 或上位機(jī)下傳數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入到閥控器，通過閥控器PI調(diào)節(jié)計(jì)算輸出比例溢流閥需要的電流來控制張力大小。

d.信號(hào)采集、傳感器安裝。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制需要采集一些數(shù)據(jù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、水溫，液壓系統(tǒng)的張力壓力、剎車壓力、補(bǔ)油壓力等；采用壓力傳感器，PI調(diào)節(jié)控制提供反饋信號(hào)，其他為上傳工控機(jī)做監(jiān)視信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)提供反饋信號(hào)。

3.3 聯(lián)機(jī)工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制

聯(lián)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值由操作控制儀表盤的油門控制塊給出，傳到控制總站。操作控制儀表盤上設(shè)有聯(lián)機(jī)開關(guān)，按下開關(guān)后，主站程序會(huì)自動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值經(jīng)總線傳輸給各分站，此時(shí)，各機(jī)具有同一目標(biāo)值，程序同時(shí)也會(huì)自動(dòng)屏蔽下位機(jī)控制，控制過程與單機(jī)相同，聯(lián)機(jī)工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制流程見圖4，n為設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速差。

圖4 聯(lián)機(jī)工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制流程圖

3.4 聯(lián)機(jī)工作時(shí)張力控制

聯(lián)機(jī)工作時(shí)，目標(biāo)值由上位機(jī)張力控制塊給定，通過總線傳到各機(jī)，控制過程與單機(jī)相同，在上位機(jī)控制時(shí)，又分單機(jī)控制和聯(lián)機(jī)控制，在軟操作面板上設(shè)有單、聯(lián)機(jī)開關(guān)，當(dāng)聯(lián)機(jī)轉(zhuǎn)換單機(jī)時(shí)，程序會(huì)將當(dāng)前張力值自動(dòng)傳感到各機(jī)，程序在后臺(tái)工作，根據(jù)目標(biāo)值控制子導(dǎo)線張力，控制流程見圖5。

3.5 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的主要功能

a.智能操控功能。實(shí)現(xiàn)張力機(jī)的各種遠(yuǎn)程操作，包括開關(guān)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)油門調(diào)整、張力調(diào)節(jié)、吐線等，操作方式既可用張力機(jī)設(shè)備面板操作，也可以用全電腦鍵盤及鼠標(biāo)操作。

b.遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。系統(tǒng)近端可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)張力機(jī)各參數(shù)的同步顯示及實(shí)時(shí)影像的同步監(jiān)測(cè)，并可將所有工作過程存入硬盤；遠(yuǎn)端可實(shí)現(xiàn)走板發(fā)射器各種參數(shù)的顯示和無線視頻。

圖5 聯(lián)機(jī)工作時(shí)張力控制流程圖

c.安全警報(bào)功能。系統(tǒng)通過人機(jī)界面設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)各參數(shù)達(dá)到限制值及系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)報(bào)警，報(bào)警發(fā)生時(shí)可實(shí)現(xiàn)聲音和畫面同時(shí)觸發(fā)。報(bào)警可分長期、短期存檔，并可統(tǒng)計(jì)歸類、打印輸出。

d.過程分析功能。實(shí)現(xiàn)主要參數(shù)的實(shí)時(shí)過程曲線對(duì)比顯示，并可按固定時(shí)間間隔存檔，以供操作及技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)和事后分析使用。

e.動(dòng)畫仿真功能。對(duì)導(dǎo)線相對(duì)位移及展放導(dǎo)線當(dāng)前達(dá)到的線路位置提供真實(shí)的動(dòng)畫仿真顯示。

4 結(jié)束語

二牽N智能協(xié)同張力展放大截面導(dǎo)線技術(shù)成功應(yīng)用于哈鄭±800kV 和淮南至上海等特高壓直流輸電線路工程，在導(dǎo)線展放施工中，該技術(shù)展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，走板與放線滑車配合順暢，無線信號(hào)發(fā)射與接收均可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，提高張力放線施工質(zhì)量和施工精度?？刂葡到y(tǒng)的自診斷功能可降低事故的發(fā)生，增加施工的安全可靠性，同時(shí)降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，遠(yuǎn)程控制改善了操作員的工作環(huán)境。設(shè)備由過去的粗放型操作過渡到精細(xì)化、智能化控制，為送變電施工向信息化、數(shù)字化過渡提供了基礎(chǔ)，提高了送變電施工技術(shù)的精確度。

［1］ 徐守琦，劉凱，譚志明.特高壓組合式放線滑車的研制［J］.電力建設(shè)，2010，31（2）：106－110.

［2］ 徐守琦，劉凱，易明陽.特高壓雙牽引走板的研制［J］.電力建設(shè)，2010，31（3）：102－105.