广播电视发射台站智能低压配电系统的设计与实现

程佳宾

内蒙古自治区广播电视局综合保障中心 内蒙古 呼和浩特市 010050

前言

随着科技水平的不断发展，广播电视技术的运用也越来越广泛。广播电视穿透力强，受众面广，是人们获取信息的重要渠道，同时也丰富了人们的精神文化生活。广播电视台作为广播电视传输的起点，依托广播电视发射台站进行传输，低压配电系统是保证广播电视发射安全、高效、稳定运行的关键。传统的低压配电系统采用人工控制方式，存在控制效率低、操作速度慢、自动化水平较弱等不足，无法满足广播电视发射台站的需要。由此可见，广播电视发射台站低压配电系统的好坏直接影响广播电视传输发射的运行。

1 广播电视发射台站智能低压配电系统设计原则

设计广播电视发射台站智能低压配电系统需要考虑诸多因素，如电力质量、安全、效率和可靠性等。

1.1 考虑负载需求

了解广播电视发射台站的负载需求，并确定负载类型和功率大小。在设计配电系统时，需要考虑峰值和持续负载，并确保系统能够满足负载需求。

1.2 选择适当的电源设备

根据负载需求选择适当的变压器、开关电源、UPS 等电源设备，电源设备应该在满足负载需求的同时尽可能地提高电力效率和质量［1］。

1.3 设计合理的配电线路

选择适当的电缆、线路和开关设备，在保证安全的前提下，尽可能地减小电流损失和电力噪声干扰。

1.4 采用智能化控制系统

引入现代智能化技术，设计智能能源管理系统和远程监测及控制系统，实现配电系统的精细管理和远程监控等功能，提高运行效率和可靠性。

1.5 实施科学维护计划

建立科学的配电设备巡检及维护计划，定期检查配电设备的状态和性能，确保系统的可靠运行。

2. 智能低压配电系统的设计

2.1 系统架构设计

（1）需求分析。要明确系统实现的功能和性能要求，确定每个设备的功率和数量。

（2）系统结构设计。根据系统需求，确定系统的结构层次、模块划分和各模块之间的接口关系，实现功能优先、稳定实用、易扩展等设计原则。

（3）硬件选型与设计。选择符合需求的智能低压配电系统硬件和组件。

（4）软件设计。系统软件设计应包括实时控制、故障诊断和日志记录等功能。系统应具有智能化、人性化、易扩展、易维护等软件特性。

（5）系统部署和运维。系统部署需要考虑各种情况，确定系统的部署方案和步骤，制定系统维护计划和相应的应急预案，确保系统稳定运行。

2.2 模块设计

（1）需求分析。针对系统要实现的功能进行需求分析，包括低压配电系统的控制、监测、保护、故障诊断等方面。

（2）功能模块划分。进行模块划分，如主控模块、监测模块、保护模块、通信模块等等。

（3）模块设计。进行模块设计，包括模块的工作原理、信号输入输出、通信协议、实现算法等技术细节。

（4）模块接口设计。各个功能模块之间按照要求设计接口，并制定严格的通信规范和数据格式，确保模块之间的数据传输准确无误、高效稳定。

（5）需求变更。在实施过程中，如果出现新的需求或者变化，需要对模块进行调整和改进，以保证系统的稳定性和可维护性。

系统模块设计是系统构成的基本组成部分，模块设计好坏将决定整个系统的稳定性和精准度。因此，基于现代电力控制技术，设计智能化的配电模块，既能实现远程控制、运行状态、数据采集、故障诊断，又能通过意外保险等机制确保系统安全性，实现对低压配电系统运行的一体化管理。

2.3 系统运行控制

2.3.1 系统监测控制

（1）监测传感器的选择。在低压配电系统中，需要选择不同的监测传感器监测电压、电流、温度、湿度和功率等参数。在选择传感器时，应充分考虑其可靠性、精度、反应时间和成本等因素，并进行系统性的测试和评估。

（2）监测传感器的布置。将传感器分布在不同的位置，以实时监测设备的运行状态。例如，安装在开关电源上检测电压和电流数据。

（3）数据传输模块的选择和配置。为了实现远程监测和控制，可以采用ZigBee 和LoRa等无线通讯技术，实现数据传输和远程控制。将数据传输模块分别组合在智能低压配电系统的不同部件上，例如，配电柜、远程监控中心，通过调试配置，确保正常工作，能够在室内和室外等复杂环境下进行数据传输和监测。

（4）建立人机界面。通过人机界面清楚显示相关设备设施的运行状态。例如，报警信息可以通过终端人机界面查看远程监控系统组成的各个部分设备的状态是否正常，并以图形和颜色对设备和状态进行显示［2］。其中，常见的颜色可以设计为红色开启、黄色故障、绿色关闭，以及灰色掉线4 种提示。并在人机界面设置底部栏报警显示，报警信息包括：开关量变位报警、模拟量越限报警、设备故障报警等。综合监控报警根据重要性不同分为紧急、普通、警告三级。不同等级的报警具有不同的展现方式，以颜色、闪烁、声音等方式加以区别。

（5）智能化预处理。引入智能化处理，对数据进行智能化处理，以识别异常情况并报警。可以使用深度学习和模式识别等技术，针对不同的监测参数建立模型。一旦系统出现异常，智能控制器会发出警报信号，并采取相应的措施，例如，关闭电路或更换电器设备，并向用户终端发送警报信息，提醒操作人员及时采取措施。

2.3.2 故障诊断

（1）物理检测。通过目视检查和手动操作检测电器设备的异常情况。同时，使用专业测试仪器检测电器设备的运行状态，例如，使用红外线测温仪检测发热情况或使用磁力计检测电器设备的磁场变化等，这样就能为智能化提供参考。

（2）数据分析。通过对系统中各个传感器的数据进行采样和分析，以识别潜在问题并进行预测故障。配电系统需要收集和保存重要数据，包括电流、电压、功率等多种参数，并使用深度学习和模式识别等人工智能技术通过数据分析技术对数据进行分析，为优化控制提供依据。

（3）故障模拟。为更好地排查故障，需要针对在特定的条件下运行受影响的设备进行故障模拟，并记录现象，初步定位故障发生的原因。例如，通过拔掉某个电路连接来测试电路的健康状况，根据故障模拟过程中的数据输出寻找问题，或者结合前文所述的数据分析方法进行分析和诊断。在模拟建模中，基于系统数据和运行情况，采用K 近邻算法、随机森林等机器学习方法，建立预测模型，实现故障预警、维护管理、设备评价等功能，这样就可以实现智能诊断。

2.3.3 远程控制与管理

通过物联网和云计算等技术通信方式，提供远程监控和管理控制手段，利用数据传输加密等技术保障信息安全。

（1）设计远程控制模块。在广播电视发射台站智能低压配电系统中添加远程控制模块，可以通过网页、手机APP等方式进行远程查询。

（2）引入物联网技术。通过引入物联网技术建立广播电视发射台站智能低压配电系统与互联网的连接，将广播电视发射台站智能低压配电系统中各设备的数据实时传输到数据中心，实现无缝通信。

（3）设计远程管理系统。在数据中心建立远程管理系统，在该系统中提供远程访问接口，通过设备访问接口和数据处理接口的联通，实现对系统中各种数据的实时采集、处理、监控和管理。

（4）设计远程升级模块。为保证系统的稳定和安全性，在本系统中设计远程升级模块。一旦系统出现安全漏洞、故障或需要升级时，用户可以通过该模块进行远程升级，以保证系统的稳定性和可靠性。

结论

将智能低压配电系统应用于广播电视发射台站，有助于实现对低压配电系统的全面管理和监控，从而提高系统的自动化水平和操作精度，减少对人力资源的需求，提升工作效率。该系统基于现代电力控制技术和通信技术，具有高度智能化、高效稳定、安全可靠等特点，能够实现人机交互、数据采集、遥控等功能。