现代广播电视发射台站智能低压配电系统探讨

张江川

（广安市南峰山广播电视发射台，四川 广安 638000）

0 引 言

在计算机网络、自动控制技术、集成电路的广泛应用下，电力系统的控制和保护技术也有了极大的提升。在近年来广播电视发射台站的技术革新中，已经完成对供配电系统的智能化、自动化改造，并且通过监控程序、自动控制和保护装置提升了系统运行的可靠性，基本实现了即使在无人值班的情况下，系统也可以自主运行。

1 智能低压配电系统概念

现代广播电视发射台的运行需要依靠稳定的后台基础设施，而供配电系统则是其中重要的组成内容，供配电系统的稳定与否直接影响到广播电视发射台的运营质量。在科技、工业领域逐步实现自动化、智能化的基础上，现代广播电视发射台也正在迈入自动化无人值守的台站阶段。利用计算机、无线通信、大数据以及视频监控等技术，设计实现智能化控制低压配电系统。利用自动化控制程序进行人工远程操作，控制设备自动执行配电操控和运行维护工作[1]。将配电系统中负责监测、保护、计量控制的任务融合，然后集中对低压配电系统中的实时数据、开关状态等进行管控。内部智能程序可以根据专家系统来进行快速故障诊断、隔离管控、监测异常数据等，进而保证设备的正常运行。

2 智能低压配电系统技术设计思路

常见的智能低压配电系统大致由发电机、低压配电柜、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）以及各类网络监测设备所组成，这些新设备的加入在很大程度上解决了旧式低压配电系统中开关柜多、模块构建分布散、技术滞后等问题，提升了系统的整体运行管理效率。通过主发电机、UPS输入电力，通过低压配电柜稳定转换之后再输送给各个设备负载。监控系统的传输介质一般是光纤，可以有效降低远距离信号传输衰减和电磁干扰问题。系统内部的电力主控制器会对采集到的相关数据进行分析整合，然后传输给中控室。智能低压配电系统中的UPS可以应对一些突发事件导致的停电状况，在停电期间持续对智能监控设备供电，避免影响系统设备正常运行，保证供电系统的整体稳定[2]。

将低压配电柜的电源调整为可以由自动转换开关电器（Automatic Transfer Switching equipment，ATS）进行管控的双电源自动切换模式，运行中的主油机和外电系统可以通过系统自动切换方式来完成对UPS的持续电力保障。在系统正常运行时，多数情况下的负载电源输出还是依靠UPS来完成。智能监控系统使用RS485接口，断电器、电气火灾检测以及各类仪表通过RS485接口连接到交换机上，然后通过光纤将信号传输到监控平台上。专用智能网关模块连接信号关口之后，便可以将数据输入到工业交换机，实现监控信号的循环回传，保证各功能模块之间的统一运行。

3 智能低压配电系统构成

智能低压配电系统借助电子技术、总线技术、通信技术以及网络技术等将各个系统设备的功能综合在一起来发挥作用，同时将检测、保护、控制等管理内容与监控管理工作结合到一起，方便中控系统实时了解低压配电系统的运行状态，便于进行设备系统的集中管理。

3.1 智能低压配电系统的功能结构组成

智能低压配电系统由智能断路器、四遥单元、微机测控装置、马达控制器、数字仪表、网络设备以及控制程序等组成。其中现代智能断路器增加了模块化的设计，各个模块中的功能较为完善，在相互独立的情况下也可以协调完成系统的运行控制。随着单片机技术的快速发展和深入应用，智能断路器的性能愈发强大，易于管理和维护，方便远程网络操控。

目前，常用的智能低压配电系统按照功能结构可以分为3个部分，即站控管理层、通信控制层以及现场设备层[3]。

（1）站控管理层。站控管理层主要包括后调监控程序、相关硬件设备等，可以对系统设备进行全方面监控、报警以及信息传输交互，同时自动完成系统数据采集、汇总和储存。通过站控管理层，技术人员可以及时了解到系统的总体运行状况，并对不同的智能元件、监控设备进行实时控制、保护。除此之外，技术运维人员还可以通过该层级对下层设备进行参数调控、在线维护等操作。

（2）通信控制层。通信控制层负责系统内部数据交互，可以统一整合信息并集中上传所有设备的数据信号，然后再传达后台下发各项控制命令。短距离通信时，使用双绞线连接，硬件设备使用RS485接口连接。如果是长距离通信，则使用光纤连接，以保证信号强度。

（3）现场设备层。现场设备层主要负责信息命令执行，通过接入各类带有通信接口的智能元器件来执行低压配电系统的命令信号[4]。设备层的元器件大多都是安装到低压开关柜中，可以自动收集现场的数据信号并上传到设备前端，便于保存。

3.2 系统工作原理

围绕下层独立工作、后台综合管控的原则，实现智能低压配电系统的自动化管控。应用现场设备层中的各类智能元器件，这些智能元件内部已经预先设定了程序运行方法和管理定值，无需依托计算机网络就可以独立运行。结合电流电压互感器、温度传感器等多种控制设备所传输的信息，就可以让程序自动计算判断来执行分合闸与开关系统等操作，大幅提升系统的运行时效性和可靠性。控制终端通过丰富的图形界面来为运维人员展示数据信息，然后人员通过调看数据和系统运行报告，可以及时了解系统状态、报警记录、历史数值等。通过即时数值与历史数值相互对比，就可以分析系统是否运行正常。中控系统可以与网络大数据库对接，也可以与高压配电系统相互对接，通过网络向上级站点传输当前的系统运行数据。后台监控程序还会分析不同层级开关故障时所执行的事件顺序记录（Sequence Of Event，SOE），包括故障发生的时间和类型。

因为广播电视发射台站属于能源消耗较大的单位，所以通过使用智能控制系统来了解各时间节点下各设备的运行状况，通过做好调控来有效降低能源消耗。首先，后调监控程序可以自动分析不同设备的负荷功率，如果装载有无功补偿装置，在控制范围内就可以自动投退补偿装置来降低设备负荷[5]。其次，分析网络负载情况，合理优化线路运行状态，缓解以往线路损耗严重的问题。最后，使用环境传感器等设备，在不同温度下自动调整设备运行功率，平衡运行温度，保证设备处于良好运行状态。

4 智能低压配电系统管理控制事项

4.1 规范配电柜接入

在对配电线路的安装使用过程中，如果接入方法不规范、不统一，可能会给技术人员的远程操控带来干扰。在台站的建设规划过程中，需要重新优化其接入规范问题，对接口和数据进行统一。在一般的电视调配转播台站，要规划方案来对台站负载进行接入控制，然后依照电视台的实际节目需要来对发射机的电源做好管理接入，确保其稳定。此外，作为一个较为复杂的系统项目，由于内部加入了众多的软件和硬件设备，在运行中各个功能模块和子系统之间都会产生复杂的联系，因此要重视系统兼容性问题，并预留一定的空间来进行今后的更新升级。

4.2 电磁干扰问题

广播发射台站在运行过程中一直存在电磁干扰的问题，一些智能设备、电子元件和通信网络等在电磁干扰的情况下可能会发生死机、信号丢失、误报等故障。使用封闭金属机箱来对自动控制装置、网络通信设备等进行包装覆盖，可以降低电磁信号干扰，同时在施工的过程中可以使用一些10 mm的编制铜线来进行分区接地。而如果使用RS485通信线和接口，就需要全部使用屏蔽式通信线[6]。此外，还可以从电源环节来切断电磁干扰的途径。通过使用UPS电源或直流屏供电方式，有效减少干扰。如果没有条件只能使用交流供电的情况下，则需要使用带隔离变压器的适配器来进行供电，以此来过滤一些干扰电磁波。设备供应商可以使用互校技术，装载独立启动元件，按照电压等级来分区设置使用的电路板，避免保护装置受到干扰。

4.3 电量、电压状态的监测管控

系统中的电量、电压、电流等状态数据是重要的监控信息，前期设计规划智能低压配电系统时需要对其加以重视。在系统中加入足够的微型断路器、ATS开关等元器件，这些装置都具备无线通信功能，可以实时与后台终端进行数据交互，也能及时满足系统中开启远程监控的需求。将这些元器件都应用到系统管理中，就可以有效实现对进线、出线支路电流和电压等数据的监测控制，而且对于断路器的开合、故障状态都可以做到实时了解和管控。在有条件的情况下，还可以在设备中加入一些紧凑型传感器，用来感知监测负载用电状况。除此之外，技术人员在安装系统功能模块时就要提前进行合理规划，确保稳定发挥监测作用。

5 结 论

智能低压配电系统集合了现代电子技术、通信技术、智能控制技术的优势，通过远程监控和无线通信的方式有效地解决传统广播电视发射台站的运行管理问题，从而实现无人状态下的系统自主运行管控。在多项系统技术的支持下，可以对配电系统进行多元化的高效保护，最大限度提高供配电系统的运行可靠性。当前国内智能低压配电系统投入时间较短，还需要持续做好技术和设备的优化升级，从而切实提升台站供配电保障水平。