中波發射臺低壓供配電系統智能化改造設計研究

旦增卓嘎

（西藏自治區廣播電視局南木林中波轉播臺，西藏日喀則 857100）

1 智能化改造設計思路

以某邊遠地區的廣播電視臺為例，該電視臺僅有一路市電，在后續運行中增設了柴油發電機，供電中若出現任何異常問題，則需要值機員進行精準判斷，并對發電機進行人工操作，促使其供電。任何原因造成的供電問題都將會造成電視臺停播，尤其是在遇到雷雨天氣時，受到雷擊影響，促使低壓供配電設備損壞，無法正常播出節目，這樣的現象經常發生在偏遠地區。當前電視臺的低壓供配電裝置難以適應發射臺的需求是停播率相對較高的原因之一。相較于廣電總局所提出的小于等于60s/百小時的停播率，該電視臺的停播率一般情況下為幾百秒/百小時，相對較大的差距說明了當前電視臺供電設備相對較差的問題。

對現有的中波發射臺低壓供配電系統進行改造，解決供電時限問題，則可以通過更換小容量電池組時限，促使供電時長超過10min，從而避免供電頻繁切換以及閃斷，有效降低發射機停播概率。并使用柴油發電機進行替換，滿足長時間備用供電需求。在市電斷電以及啟動油機供電的過程中，使用蓄電池逆變供電進行過渡，從而在一定程度上實現低成本的節能需求，同時也能夠滿足不間斷供電需求。臺站在實際中可以根據自身的用電需求以及資金儲備情況，合理地選擇所需電池容量。對中波發射臺低壓供配電系統實施智能化的改造設計，其最終目的是實現無接縫的對接供電，確保中波臺形成良好的不停播保障[1]。

在改造前該中波發射臺的供配電設備主要包括了一臺SBW（S）-GD-100kVA 穩 壓器、PDG-100A 以 及PDG-300A 配電柜、柴油發電機組以及眾多開關器件等。通過對其進行改造形成基于智能化的供配電裝置，保障不間斷供電，相應地增加UPS 電源、ATS 雙電源智能開關、無觸點穩壓器單元、防雷隔離變壓器單元以及低壓配電機柜。考慮到改造設計的規范化要求以及在今后設備應用中的維修便利需求，需要在同一機柜中安裝防雷隔離變壓器以及無觸點穩壓器。UPS 電池組獨立處于一個機柜中，而ATS 雙電源智能開關、低壓配電單元以及UPS 安裝在同一機柜當中。通過這樣的安裝設置，僅需要3 個機柜就能夠將所有設備完全安裝，形成一體化的智能電源結構，達到更加簡潔、規范且合理的設備安裝效果，消耗相對較少的占地面積，便于后續維護檢修工作的實施[2]。

2 中波發射臺低壓供配電系統的智能化改造實施方案

2.1 選擇設備以及器件

在選擇各種不同的設備時，需要盡可能地選擇較為適宜的設備結構。可以選擇SGB-100kVA 的防雷隔離變壓器，這一型號的隔離變壓器在實際應用中的防雷隔離效果相對較好，能夠有效抑制涌浪，零位漂移以及諧波干擾等問題都能夠通過這樣的變壓器結構得到妥善解決。防雷隔離變壓器本質上是在防雷器的基礎上，結合屏蔽隔離變壓器、交流電容等相關結構形成了基于復合形態的防雷設備。

一般選擇SF-GD-3380 型號的UPS，UPS 電源的容量一般情況下能夠達到80kVA 左右。具有適應非線性負載以及感性負載的能力，切換時間相對較短。該型號的UPS 電源在生產中為三進三出專用電源，由于其功能性良好，受到廣電部門的高度認可，作為工頻在線式電源的一種，其在應用中能夠不間斷供電。該電源結構在運行中，需要使用數字處理器加以控制處理，并結合ASIC 控制技術，利用瞬時波形方式加以控制，這樣的方式能夠保障其輸出電壓時產生相對較小的失真問題，具有相對較強的可靠性，并具有良好的抗干擾性。

ATS 的雙電源轉換開關則具有相對更高的智能化表現，在低壓配供配電系統中應用該智能開關，能夠自動切換市電以及柴油發電機組，便于及時做好供電補足工作，避免出現斷電問題。該電源轉換開關的主要構成部分包括控制器以及開關本體結構，在運行中能夠對電源進行自動檢測，若在檢測中發現常用電源出現異常問題或是故障等，則能夠及時地根據電源狀態加以調整。

若在中波發射臺的配電系統正常運轉中，常用電源出現問題難以維持正常運轉，則會通過控制器發出警告向發電機傳遞啟動信號，并啟動發電機。該轉換開關結構本身存在聯網接口，便于進行遠程遙控，方便控制。同時在ATS 雙電源轉換開關的作用下，能夠形成更加安全的過載保護作用，在電源線路出現短路問題時也能夠及時地加以處理。同時具有過欠壓以及缺項自動轉換功能，當出現電路短路以及過載情況時不僅能夠自動保護，也能夠智能地發出警報，提醒相關人員進行檢修[3]。

無觸點穩壓器為SBW（W）-100kVA 的干式無觸點調壓式穩壓器結構。通過前沿技術領域中的DSP 運算計量芯片對其進行控制，確保電源交流采樣更加迅速，矯正有效值，消耗時間更短，并具有穩定的快速補償穩壓、電流過零切換等相應技術，通過結合智能儀表以及故障診斷等功能，促使穩壓電源更加高效的同時，形成更加安全的產品，并能夠輸出精度更高的電源。

低壓配電單元的選擇，則需要根據實際情況，選擇相對較為穩定的鍍鋅鋼作為定制機柜的材料，具有IP30 等級的安全防護標準，根據需求安裝相應通用件[4]。

2.2 計算容量

首先計算UPS 電源容量，該電視臺同時對兩檔節目進行轉播，會產生10kW 的發射功率。而相應的，發射機會產生20kW 的負載狀況，控制臺、空調、照明以及信源處理等機房中的用電結構會產生12kW 的負載狀況，具有相對較大的裕量。按照廣播電視行業的相關需求UPS 延時時間，一般在30min 以上，按照2.5 倍值取隔離變壓器以及穩壓器等設備負載值，具有80%左右的效率狀態。相應地，其中兩臺中波發射極實際消耗功率參數為62.5kVA，其他負載15kVA，總容量為77.5kVA，因此，得出當前UPS 電源容量配置需要控制在80kVA 左右。

計算電池數量以及容量。在對容量進行計算時，需要按照電池容量=主機功率×功率因數÷UPS 直流電×延長時間的公式進行計算。因此，相應的電流電壓為66.67AH，蓄電池的容量相應地選擇100AH，數量為40節。在本次智能化改造過程中所涉及的UPS 標稱容量為80kVA，標準電池電壓則相應地表示為480VDC，ATS 雙電源轉換開關的電流為250A。因此，需要選擇100kVA 的穩壓器以及隔離變壓器結構，并應用到40 節12V 100AH的單體容量電池。基于這樣的電池容量以及數量設計，在實際應用中的電池余量以及設備余量等相對較為充盈。經過智能化的設計改造，能夠保障當前低壓供配電系統中蓄電池的工作時間延長1h 以上，并且需要對其他的用電設備加以控制，尤其是整體供配電系統中的空調結構裝置。將電量分配給其他設備，能夠有效延長應用時間，并且為了實現更加低廉的成本投入效果，電池單體容量可以相應地下調，選擇12V 65AH 的電池種類，能夠起到相同的效果。

其次是對穩壓器結構以及配電柜進行改造，促使其形成緊急狀態下可手搖供電的模式，要符合我國有關廣播電視安全播出管理的相關規定。明確總配電柜參數，合理應用配電設備，形成更加安全且穩定的供電工作，選擇PDG-300A 配電柜結構。

經過整體性的改造之后，在中波發射臺的低壓供配電系統中所形成的配電電路結構更為穩定，其中除了智能一體化電源中的開關器件，其他均來自原有器件結構。在使用原設備并結合增設結構完成優化改造之后所形成的中波發射臺供配電系統完全符合廣播電視安全播出管理中的相關規定，盡可能地避免供配電間斷等問題。

3 智能一體化電源工作原理

防雷隔離變壓器對浪涌起到一定的抑制作用，并在消除諧波干擾、防雷隔離、解決零位漂移之后，向穩壓器進行輸送，并且在這樣的穩定電源狀態下，能夠控制在380±11V 之間。基于穩壓器結構向ATS 雙電源切換開關進行輸送，完成基于主路狀態下的傳遞需求，發電機連接電路，并對兩路電源實際供電狀況進行檢驗，且市電以及發電機之間主路優先進行自動切換作業。基于這樣的雙電源開關結構，向UPS 電源進行傳遞，進而在UPS 的作用下完成雙變換，并向低壓配電單元進行傳送，從而完成負載供電的需要[5]。

在市電供電出現異常情況或是停電時，將由CPU 對電路進行檢測，出現電流異常問題，能夠及時地發出警告，并將電源開關向負載供電進行切換，形成無縫切換供電的效果。雙電源切換開關本身攜帶發電機啟動信號功能，因此在檢測到電源故障問題之后，能夠及時地向發電機發送啟動信號，由發電機代替原有設備進行正常供電。

3.1 ATS 雙電源自動轉換開關原理

基于智能優化設計的雙電源開關運行原理形成的開關方式為自投自復式，利用電磁線圈的運行原理，通過瞬時通電切換電源結構。在對電源進行切換時，形成了基于微電子控制的有效表現。在機械聯鎖以及電氣聯鎖的作用下，能夠形成高隔離性、高可靠性以及高抗干擾性的電源供應效果。

當中波發射臺的低壓供配電系統處于正常用電狀態時，功能鍵位于自動擋位在機械聯鎖的作用下，傳動機構對常用電源接通負載起到一定的保護作用。MCU 微機控制電路同步檢測兩側電壓，并以邏輯推理判斷檢測結果，通過相應的判斷結果發出合閘以及分閘的相關指令。在實際應用中，診斷電源存在嚴重的缺相、停電等異常問題時，轉換開關能夠從常用電源向備用電源進行自動轉換。若電源恢復正常狀態，則優先恢復常用電源，開關也同步恢復到常用電源，進行正常供電，關閉發電機。若在檢測中發現備用電源存在問題，將會及時作出警報處理，進行檢修，恢復供電。

3.2 SF-GD-3380 在線UPS 原理

SF-GD-3380 在線UPS 電源結構在實際應用中的應用主要是基于數字處理器、高精度AD 采集、IGBT 模塊、穩壓器以及隔離變壓器等相應設備結構組成的全新電源系統。該電源系統在實際應用過程中表現出相對顯著的應用優勢，能夠隔離市電輸入，并克服零點漂移問題。在應用過程中能夠不間斷供電，并維持穩定電壓，便于工作人員進行遠程監控管理，實現多路輸出電源。尤其是在廣播發射臺的低壓供配電系統中，能夠形成更加顯著的應用優勢。在應用過程中，通過市電傳輸濾波，經過整流器向外輸出直流電，再經過逆變器轉換為交流電，并向靜態開關進行傳輸，最終交由電力負載使用。基于這樣的供電原理，直接由DC/AC 逆變器供應電力，保證了電力質量，有利于電力系統的穩定。

4 結語

基于智能化設計對中波發射臺的低壓供配電系統加以優化改造，遵循我國廣電總局的相關要求維持不間斷供電，避免廣播電視節目在播出過程中出現因供電問題導致的停播。