淺析雙電源切換器的工作原理及安裝實例

李秋冬 邱 勇 范飛帥

一、引言

廣西廣播電視無線發(fā)射臺站運維支撐管理系統(tǒng)實現(xiàn)對無線發(fā)射臺站發(fā)射機(jī)等設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成發(fā)射機(jī)自動開機(jī)、關(guān)機(jī)和運行參數(shù)監(jiān)測等任務(wù)。運維支撐管理系統(tǒng)對“村村通”無線發(fā)射臺站發(fā)射機(jī)的控制和監(jiān)測，主要通過采集控制器和開關(guān)機(jī)控制器完成。采集控制器與開關(guān)機(jī)控制器連線示意圖如圖1所示。

圖1 采集控制器與開關(guān)機(jī)控制器連線示意圖

采集控制器通過控制開關(guān)機(jī)控制器來控制300W或100W調(diào)頻發(fā)射機(jī)電源通斷，從而控制調(diào)頻發(fā)射機(jī)的開機(jī)、關(guān)機(jī)。采集控制器通過采集開關(guān)機(jī)控制器的輸出斷開或閉合狀態(tài)，以此判斷調(diào)頻發(fā)射機(jī)處于開機(jī)還是關(guān)機(jī)狀態(tài)。通過采集發(fā)射機(jī)的入反射電壓值，判斷發(fā)射機(jī)的播出功率值。通過天線控制采集控制器，實現(xiàn)對同軸開關(guān)倒換控制和狀態(tài)取樣。

在運維支撐管理系統(tǒng)中，臺站主控電腦運行發(fā)射機(jī)的主控程序，通過向采集控制器發(fā)送命令來控制和監(jiān)測發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。一旦主控電腦、通信鏈路、采集控制器或者開關(guān)機(jī)控制器任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將無法實現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的有效控制。

為了提高調(diào)頻發(fā)射機(jī)的供電安全，保證調(diào)頻發(fā)射機(jī)的正常穩(wěn)定，不中斷播出，“村村通”無線發(fā)射臺站陸續(xù)引入了雙電源切換器，定義開關(guān)機(jī)控制器輸出電源作為雙電源切換器的主用電源，引用一路臺站配電柜輸出電源作為備用應(yīng)急電源。雙電源切換器可以實現(xiàn)主用電源和應(yīng)急電源的自動切換，將調(diào)頻發(fā)射機(jī)原有的單電源供電模式轉(zhuǎn)變成雙電源供電模式。這樣即使主用電源中斷，發(fā)射機(jī)也可以在很短的時間內(nèi)切換到應(yīng)急電源供電，避免了因供電原因帶來的發(fā)射機(jī)停播事故。

二、雙電源切換器的工作原理

如圖2所示，雙電源切換器主要由開關(guān)、接觸器、PLC和ATS等組成。PLC是一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運算控制器，它由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入輸出接口、電源和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。雙電源切換器開機(jī)正常工作時，主備機(jī)首先使用的是主用電源，PLC實時檢測主用電源和天線到位情況。當(dāng)主機(jī)天線端口有220V電壓輸入時，則判斷天線在主機(jī)一側(cè)；備機(jī)天線端口有220V電壓輸入時，則判斷天線在備機(jī)一側(cè)。若PLC判斷出天線在主機(jī)一側(cè)，且檢測到主機(jī)主電不正常，同時時間處于設(shè)定的開機(jī)時間表內(nèi)，則PLC開始進(jìn)行延時倒計時。所設(shè)定的時間一到，PLC的延時輸出開關(guān)1就閉合，主機(jī)供電ATS倒換至主機(jī)應(yīng)急電源一側(cè)，雙電源切換器的主機(jī)供電輸出變成應(yīng)急電源輸出。當(dāng)主機(jī)主用電源恢復(fù)正常，或PLC判斷出天線不在主機(jī)一側(cè)，抑或時間不在設(shè)定的開機(jī)時間表內(nèi)，PLC的延時輸出開關(guān)1則斷開，ATS的應(yīng)急電源輸出斷開。同理，備機(jī)供電輸出原理亦如此。

圖2 雙電源切換器結(jié)構(gòu)示意圖

三、雙電源切換器的安裝

雙電源切換器的安裝示意圖如圖3所示，結(jié)合臺站實際情況，圖中的主機(jī)天線到位和備機(jī)天線到位各自通過220V繼電器與雙電源切換器的主天線端口和備天線端口相連。考慮到開關(guān)控制器在供電方面的不足，開關(guān)控制器的主機(jī)電源輸出通過控制交流接觸器將主機(jī)主電送入雙電源切換器的主機(jī)主電端口，而備機(jī)主電端口則直接從開關(guān)機(jī)控制器的備機(jī)電源輸出端口取電。當(dāng)主機(jī)天線到位時，主機(jī)220V繼電器吸合，主天線接口有220V電壓輸入。同理，備機(jī)天線到位判斷亦如此。開關(guān)機(jī)控制器的主機(jī)電源輸出端口如有220V輸出，則交流接觸器觸點吸合，主機(jī)主電輸入到雙電源切換器的主機(jī)主電端口。在安裝調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天線打到備機(jī)一側(cè)，同時備機(jī)主電輸入顯示正常時，備機(jī)輸出ATS并未倒換到備機(jī)主電一側(cè)。仔細(xì)查找后發(fā)現(xiàn)備機(jī)主電輸入雖然顯示正常，但雙電源切換器的PLC只檢測備機(jī)主電電源線中的火線，而備機(jī)主電的火線實際上是開關(guān)機(jī)控制器備機(jī)電源輸出的零線。由于零線對地電壓幾乎為0，所以PLC判斷備機(jī)主電輸入不正常，PLC的延時輸出開關(guān)2不斷開，備機(jī)應(yīng)急電源不斷開，備機(jī)ATS輸出一直在應(yīng)急電源一側(cè)。將開關(guān)機(jī)控制器的備機(jī)電源輸出端口的火線和零線相調(diào)換后重新開啟雙電源切換器測試發(fā)現(xiàn)，備機(jī)ATS輸出立即倒換到備機(jī)主電一側(cè)，雙電源切換器恢復(fù)正常工作。

圖3 雙電源切換器安裝示意圖

四、總結(jié)

雙電源切換器以PLC為控制核心，通過PLC檢測天線到位情況、主電輸入是否正常，控制應(yīng)急電源的通斷，從而實現(xiàn)應(yīng)急電源到主用電源的自動切換。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性和抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。安裝調(diào)試設(shè)備時，不僅要熟悉設(shè)備的工作原理，還應(yīng)該了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和判斷邏輯，遇到問題時應(yīng)分模塊、分步驟進(jìn)行分析，從輸入端開始逐個模塊進(jìn)行測試排除故障。