現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺站智能低壓配電系統(tǒng)探討

張江川

（廣安市南峰山廣播電視發(fā)射臺，四川 廣安 638000）

0 引 言

在計算機網(wǎng)絡(luò)、自動控制技術(shù)、集成電路的廣泛應(yīng)用下，電力系統(tǒng)的控制和保護技術(shù)也有了極大的提升。在近年來廣播電視發(fā)射臺站的技術(shù)革新中，已經(jīng)完成對供配電系統(tǒng)的智能化、自動化改造，并且通過監(jiān)控程序、自動控制和保護裝置提升了系統(tǒng)運行的可靠性，基本實現(xiàn)了即使在無人值班的情況下，系統(tǒng)也可以自主運行。

1 智能低壓配電系統(tǒng)概念

現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺的運行需要依靠穩(wěn)定的后臺基礎(chǔ)設(shè)施，而供配電系統(tǒng)則是其中重要的組成內(nèi)容，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接影響到廣播電視發(fā)射臺的運營質(zhì)量。在科技、工業(yè)領(lǐng)域逐步實現(xiàn)自動化、智能化的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺也正在邁入自動化無人值守的臺站階段。利用計算機、無線通信、大數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控等技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)智能化控制低壓配電系統(tǒng)。利用自動化控制程序進行人工遠程操作，控制設(shè)備自動執(zhí)行配電操控和運行維護工作[1]。將配電系統(tǒng)中負責監(jiān)測、保護、計量控制的任務(wù)融合，然后集中對低壓配電系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)等進行管控。內(nèi)部智能程序可以根據(jù)專家系統(tǒng)來進行快速故障診斷、隔離管控、監(jiān)測異常數(shù)據(jù)等，進而保證設(shè)備的正常運行。

2 智能低壓配電系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計思路

常見的智能低壓配電系統(tǒng)大致由發(fā)電機、低壓配電柜、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）以及各類網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備所組成，這些新設(shè)備的加入在很大程度上解決了舊式低壓配電系統(tǒng)中開關(guān)柜多、模塊構(gòu)建分布散、技術(shù)滯后等問題，提升了系統(tǒng)的整體運行管理效率。通過主發(fā)電機、UPS輸入電力，通過低壓配電柜穩(wěn)定轉(zhuǎn)換之后再輸送給各個設(shè)備負載。監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)一般是光纖，可以有效降低遠距離信號傳輸衰減和電磁干擾問題。系統(tǒng)內(nèi)部的電力主控制器會對采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析整合，然后傳輸給中控室。智能低壓配電系統(tǒng)中的UPS可以應(yīng)對一些突發(fā)事件導致的停電狀況，在停電期間持續(xù)對智能監(jiān)控設(shè)備供電，避免影響系統(tǒng)設(shè)備正常運行，保證供電系統(tǒng)的整體穩(wěn)定[2]。

將低壓配電柜的電源調(diào)整為可以由自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（Automatic Transfer Switching equipment，ATS）進行管控的雙電源自動切換模式，運行中的主油機和外電系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)自動切換方式來完成對UPS的持續(xù)電力保障。在系統(tǒng)正常運行時，多數(shù)情況下的負載電源輸出還是依靠UPS來完成。智能監(jiān)控系統(tǒng)使用RS485接口，斷電器、電氣火災(zāi)檢測以及各類儀表通過RS485接口連接到交換機上，然后通過光纖將信號傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺上。專用智能網(wǎng)關(guān)模塊連接信號關(guān)口之后，便可以將數(shù)據(jù)輸入到工業(yè)交換機，實現(xiàn)監(jiān)控信號的循環(huán)回傳，保證各功能模塊之間的統(tǒng)一運行。

3 智能低壓配電系統(tǒng)構(gòu)成

智能低壓配電系統(tǒng)借助電子技術(shù)、總線技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等將各個系統(tǒng)設(shè)備的功能綜合在一起來發(fā)揮作用，同時將檢測、保護、控制等管理內(nèi)容與監(jiān)控管理工作結(jié)合到一起，方便中控系統(tǒng)實時了解低壓配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，便于進行設(shè)備系統(tǒng)的集中管理。

3.1 智能低壓配電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)組成

智能低壓配電系統(tǒng)由智能斷路器、四遙單元、微機測控裝置、馬達控制器、數(shù)字儀表、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及控制程序等組成。其中現(xiàn)代智能斷路器增加了模塊化的設(shè)計，各個模塊中的功能較為完善，在相互獨立的情況下也可以協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)的運行控制。隨著單片機技術(shù)的快速發(fā)展和深入應(yīng)用，智能斷路器的性能愈發(fā)強大，易于管理和維護，方便遠程網(wǎng)絡(luò)操控。

目前，常用的智能低壓配電系統(tǒng)按照功能結(jié)構(gòu)可以分為3個部分，即站控管理層、通信控制層以及現(xiàn)場設(shè)備層[3]。

（1）站控管理層。站控管理層主要包括后調(diào)監(jiān)控程序、相關(guān)硬件設(shè)備等，可以對系統(tǒng)設(shè)備進行全方面監(jiān)控、報警以及信息傳輸交互，同時自動完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、匯總和儲存。通過站控管理層，技術(shù)人員可以及時了解到系統(tǒng)的總體運行狀況，并對不同的智能元件、監(jiān)控設(shè)備進行實時控制、保護。除此之外，技術(shù)運維人員還可以通過該層級對下層設(shè)備進行參數(shù)調(diào)控、在線維護等操作。

（2）通信控制層。通信控制層負責系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交互，可以統(tǒng)一整合信息并集中上傳所有設(shè)備的數(shù)據(jù)信號，然后再傳達后臺下發(fā)各項控制命令。短距離通信時，使用雙絞線連接，硬件設(shè)備使用RS485接口連接。如果是長距離通信，則使用光纖連接，以保證信號強度。

（3）現(xiàn)場設(shè)備層?，F(xiàn)場設(shè)備層主要負責信息命令執(zhí)行，通過接入各類帶有通信接口的智能元器件來執(zhí)行低壓配電系統(tǒng)的命令信號[4]。設(shè)備層的元器件大多都是安裝到低壓開關(guān)柜中，可以自動收集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信號并上傳到設(shè)備前端，便于保存。

3.2 系統(tǒng)工作原理

圍繞下層獨立工作、后臺綜合管控的原則，實現(xiàn)智能低壓配電系統(tǒng)的自動化管控。應(yīng)用現(xiàn)場設(shè)備層中的各類智能元器件，這些智能元件內(nèi)部已經(jīng)預(yù)先設(shè)定了程序運行方法和管理定值，無需依托計算機網(wǎng)絡(luò)就可以獨立運行。結(jié)合電流電壓互感器、溫度傳感器等多種控制設(shè)備所傳輸?shù)男畔?，就可以讓程序自動計算判斷來?zhí)行分合閘與開關(guān)系統(tǒng)等操作，大幅提升系統(tǒng)的運行時效性和可靠性?？刂平K端通過豐富的圖形界面來為運維人員展示數(shù)據(jù)信息，然后人員通過調(diào)看數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行報告，可以及時了解系統(tǒng)狀態(tài)、報警記錄、歷史數(shù)值等。通過即時數(shù)值與歷史數(shù)值相互對比，就可以分析系統(tǒng)是否運行正常。中控系統(tǒng)可以與網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)庫對接，也可以與高壓配電系統(tǒng)相互對接，通過網(wǎng)絡(luò)向上級站點傳輸當前的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。后臺監(jiān)控程序還會分析不同層級開關(guān)故障時所執(zhí)行的事件順序記錄（Sequence Of Event，SOE），包括故障發(fā)生的時間和類型。

因為廣播電視發(fā)射臺站屬于能源消耗較大的單位，所以通過使用智能控制系統(tǒng)來了解各時間節(jié)點下各設(shè)備的運行狀況，通過做好調(diào)控來有效降低能源消耗。首先，后調(diào)監(jiān)控程序可以自動分析不同設(shè)備的負荷功率，如果裝載有無功補償裝置，在控制范圍內(nèi)就可以自動投退補償裝置來降低設(shè)備負荷[5]。其次，分析網(wǎng)絡(luò)負載情況，合理優(yōu)化線路運行狀態(tài)，緩解以往線路損耗嚴重的問題。最后，使用環(huán)境傳感器等設(shè)備，在不同溫度下自動調(diào)整設(shè)備運行功率，平衡運行溫度，保證設(shè)備處于良好運行狀態(tài)。

4 智能低壓配電系統(tǒng)管理控制事項

4.1 規(guī)范配電柜接入

在對配電線路的安裝使用過程中，如果接入方法不規(guī)范、不統(tǒng)一，可能會給技術(shù)人員的遠程操控帶來干擾。在臺站的建設(shè)規(guī)劃過程中，需要重新優(yōu)化其接入規(guī)范問題，對接口和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一。在一般的電視調(diào)配轉(zhuǎn)播臺站，要規(guī)劃方案來對臺站負載進行接入控制，然后依照電視臺的實際節(jié)目需要來對發(fā)射機的電源做好管理接入，確保其穩(wěn)定。此外，作為一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)項目，由于內(nèi)部加入了眾多的軟件和硬件設(shè)備，在運行中各個功能模塊和子系統(tǒng)之間都會產(chǎn)生復(fù)雜的聯(lián)系，因此要重視系統(tǒng)兼容性問題，并預(yù)留一定的空間來進行今后的更新升級。

4.2 電磁干擾問題

廣播發(fā)射臺站在運行過程中一直存在電磁干擾的問題，一些智能設(shè)備、電子元件和通信網(wǎng)絡(luò)等在電磁干擾的情況下可能會發(fā)生死機、信號丟失、誤報等故障。使用封閉金屬機箱來對自動控制裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等進行包裝覆蓋，可以降低電磁信號干擾，同時在施工的過程中可以使用一些10 mm的編制銅線來進行分區(qū)接地。而如果使用RS485通信線和接口，就需要全部使用屏蔽式通信線[6]。此外，還可以從電源環(huán)節(jié)來切斷電磁干擾的途徑。通過使用UPS電源或直流屏供電方式，有效減少干擾。如果沒有條件只能使用交流供電的情況下，則需要使用帶隔離變壓器的適配器來進行供電，以此來過濾一些干擾電磁波。設(shè)備供應(yīng)商可以使用互校技術(shù)，裝載獨立啟動元件，按照電壓等級來分區(qū)設(shè)置使用的電路板，避免保護裝置受到干擾。

4.3 電量、電壓狀態(tài)的監(jiān)測管控

系統(tǒng)中的電量、電壓、電流等狀態(tài)數(shù)據(jù)是重要的監(jiān)控信息，前期設(shè)計規(guī)劃智能低壓配電系統(tǒng)時需要對其加以重視。在系統(tǒng)中加入足夠的微型斷路器、ATS開關(guān)等元器件，這些裝置都具備無線通信功能，可以實時與后臺終端進行數(shù)據(jù)交互，也能及時滿足系統(tǒng)中開啟遠程監(jiān)控的需求。將這些元器件都應(yīng)用到系統(tǒng)管理中，就可以有效實現(xiàn)對進線、出線支路電流和電壓等數(shù)據(jù)的監(jiān)測控制，而且對于斷路器的開合、故障狀態(tài)都可以做到實時了解和管控。在有條件的情況下，還可以在設(shè)備中加入一些緊湊型傳感器，用來感知監(jiān)測負載用電狀況。除此之外，技術(shù)人員在安裝系統(tǒng)功能模塊時就要提前進行合理規(guī)劃，確保穩(wěn)定發(fā)揮監(jiān)測作用。

5 結(jié) 論

智能低壓配電系統(tǒng)集合了現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)的優(yōu)勢，通過遠程監(jiān)控和無線通信的方式有效地解決傳統(tǒng)廣播電視發(fā)射臺站的運行管理問題，從而實現(xiàn)無人狀態(tài)下的系統(tǒng)自主運行管控。在多項系統(tǒng)技術(shù)的支持下，可以對配電系統(tǒng)進行多元化的高效保護，最大限度提高供配電系統(tǒng)的運行可靠性。當前國內(nèi)智能低壓配電系統(tǒng)投入時間較短，還需要持續(xù)做好技術(shù)和設(shè)備的優(yōu)化升級，從而切實提升臺站供配電保障水平。