現代廣播電視發射臺站智能低壓配電系統探討

張江川

（廣安市南峰山廣播電視發射臺，四川 廣安 638000）

0 引 言

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

1 智能低壓配電系統概念

現代廣播電視發射臺的運行需要依靠穩定的后臺基礎設施，而供配電系統則是其中重要的組成內容，供配電系統的穩定與否直接影響到廣播電視發射臺的運營質量。在科技、工業領域逐步實現自動化、智能化的基礎上，現代廣播電視發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、大數據以及視頻監控等技術，設計實現智能化控制低壓配電系統。利用自動化控制程序進行人工遠程操作，控制設備自動執行配電操控和運行維護工作[1]。將配電系統中負責監測、保護、計量控制的任務融合，然后集中對低壓配電系統中的實時數據、開關狀態等進行管控。內部智能程序可以根據專家系統來進行快速故障診斷、隔離管控、監測異常數據等，進而保證設備的正常運行。

2 智能低壓配電系統技術設計思路

常見的智能低壓配電系統大致由發電機、低壓配電柜、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）以及各類網絡監測設備所組成，這些新設備的加入在很大程度上解決了舊式低壓配電系統中開關柜多、模塊構建分布散、技術滯后等問題，提升了系統的整體運行管理效率。通過主發電機、UPS輸入電力，通過低壓配電柜穩定轉換之后再輸送給各個設備負載。監控系統的傳輸介質一般是光纖，可以有效降低遠距離信號傳輸衰減和電磁干擾問題。系統內部的電力主控制器會對采集到的相關數據進行分析整合，然后傳輸給中控室。智能低壓配電系統中的UPS可以應對一些突發事件導致的停電狀況，在停電期間持續對智能監控設備供電，避免影響系統設備正常運行，保證供電系統的整體穩定[2]。

將低壓配電柜的電源調整為可以由自動轉換開關電器（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可以通過系統自動切換方式來完成對UPS的持續電力保障。在系統正常運行時，多數情況下的負載電源輸出還是依靠UPS來完成。智能監控系統使用RS485接口，斷電器、電氣火災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到監控平臺上。專用智能網關模塊連接信號關口之后，便可以將數據輸入到工業交換機，實現監控信號的循環回傳，保證各功能模塊之間的統一運行。

3 智能低壓配電系統構成

智能低壓配電系統借助電子技術、總線技術、通信技術以及網絡技術等將各個系統設備的功能綜合在一起來發揮作用，同時將檢測、保護、控制等管理內容與監控管理工作結合到一起，方便中控系統實時了解低壓配電系統的運行狀態，便于進行設備系統的集中管理。

3.1 智能低壓配電系統的功能結構組成

智能低壓配電系統由智能斷路器、四遙單元、微機測控裝置、馬達控制器、數字儀表、網絡設備以及控制程序等組成。其中現代智能斷路器增加了模塊化的設計，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調完成系統的運行控制。隨著單片機技術的快速發展和深入應用，智能斷路器的性能愈發強大，易于管理和維護，方便遠程網絡操控。

目前，常用的智能低壓配電系統按照功能結構可以分為3個部分，即站控管理層、通信控制層以及現場設備層[3]。

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

（2）通信控制層。通信控制層負責系統內部數據交互，可以統一整合信息并集中上傳所有設備的數據信號，然后再傳達后臺下發各項控制命令。短距離通信時，使用雙絞線連接，硬件設備使用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）現場設備層。現場設備層主要負責信息命令執行，通過接入各類帶有通信接口的智能元器件來執行低壓配電系統的命令信號[4]。設備層的元器件大多都是安裝到低壓開關柜中，可以自動收集現場的數據信號并上傳到設備前端，便于保存。

3.2 系統工作原理

圍繞下層獨立工作、后臺綜合管控的原則，實現智能低壓配電系統的自動化管控。應用現場設備層中的各類智能元器件，這些智能元件內部已經預先設定了程序運行方法和管理定值，無需依托計算機網絡就可以獨立運行。結合電流電壓互感器、溫度傳感器等多種控制設備所傳輸的信息，就可以讓程序自動計算判斷來執行分合閘與開關系統等操作，大幅提升系統的運行時效性和可靠性。控制終端通過豐富的圖形界面來為運維人員展示數據信息，然后人員通過調看數據和系統運行報告，可以及時了解系統狀態、報警記錄、歷史數值等。通過即時數值與歷史數值相互對比，就可以分析系統是否運行正常。中控系統可以與網絡大數據庫對接，也可以與高壓配電系統相互對接，通過網絡向上級站點傳輸當前的系統運行數據。后臺監控程序還會分析不同層級開關故障時所執行的事件順序記錄（Sequence Of Event，SOE），包括故障發生的時間和類型。

因為廣播電視發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來了解各時間節點下各設備的運行狀況，通過做好調控來有效降低能源消耗。首先，后調監控程序可以自動分析不同設備的負荷功率，如果裝載有無功補償裝置，在控制范圍內就可以自動投退補償裝置來降低設備負荷[5]。其次，分析網絡負載情況，合理優化線路運行狀態，緩解以往線路損耗嚴重的問題。最后，使用環境傳感器等設備，在不同溫度下自動調整設備運行功率，平衡運行溫度，保證設備處于良好運行狀態。

4 智能低壓配電系統管理控制事項

4.1 規范配電柜接入

在對配電線路的安裝使用過程中，如果接入方法不規范、不統一，可能會給技術人員的遠程操控帶來干擾。在臺站的建設規劃過程中，需要重新優化其接入規范問題，對接口和數據進行統一。在一般的電視調配轉播臺站，要規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目需要來對發射機的電源做好管理接入，確保其穩定。此外，作為一個較為復雜的系統項目，由于內部加入了眾多的軟件和硬件設備，在運行中各個功能模塊和子系統之間都會產生復雜的聯系，因此要重視系統兼容性問題，并預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，一些智能設備、電子元件和通信網絡等在電磁干擾的情況下可能會發生死機、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、網絡通信設備等進行包裝覆蓋，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，還可以從電源環節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。設備供應商可以使用互校技術，裝載獨立啟動元件，按照電壓等級來分區設置使用的電路板，避免保護裝置受到干擾。

4.3 電量、電壓狀態的監測管控

系統中的電量、電壓、電流等狀態數據是重要的監控信息，前期設計規劃智能低壓配電系統時需要對其加以重視。在系統中加入足夠的微型斷路器、ATS開關等元器件，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據交互，也能及時滿足系統中開啟遠程監控的需求。將這些元器件都應用到系統管理中，就可以有效實現對進線、出線支路電流和電壓等數據的監測控制，而且對于斷路器的開合、故障狀態都可以做到實時了解和管控。在有條件的情況下，還可以在設備中加入一些緊湊型傳感器，用來感知監測負載用電狀況。除此之外，技術人員在安裝系統功能模塊時就要提前進行合理規劃，確保穩定發揮監測作用。

5 結 論

智能低壓配電系統集合了現代電子技術、通信技術、智能控制技術的優勢，通過遠程監控和無線通信的方式有效地解決傳統廣播電視發射臺站的運行管理問題，從而實現無人狀態下的系統自主運行管控。在多項系統技術的支持下，可以對配電系統進行多元化的高效保護，最大限度提高供配電系統的運行可靠性。當前國內智能低壓配電系統投入時間較短，還需要持續做好技術和設備的優化升級，從而切實提升臺站供配電保障水平。