張江川

（廣安市南峰山廣播電視發(fā)射臺(tái)，四川 廣安 638000）

0 引 言

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制技術(shù)、集成電路的廣泛應(yīng)用下，電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)技術(shù)也有了極大的提升。在近年來廣播電視發(fā)射臺(tái)站的技術(shù)革新中，已經(jīng)完成對(duì)供配電系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化改造，并且通過監(jiān)控程序、自動(dòng)控制和保護(hù)裝置提升了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，基本實(shí)現(xiàn)了即使在無人值班的情況下，系統(tǒng)也可以自主運(yùn)行。

1 智能低壓配電系統(tǒng)概念

現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺(tái)的運(yùn)行需要依靠穩(wěn)定的后臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施，而供配電系統(tǒng)則是其中重要的組成內(nèi)容，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接影響到廣播電視發(fā)射臺(tái)的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。在科技、工業(yè)領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺(tái)也正在邁入自動(dòng)化無人值守的臺(tái)站階段。利用計(jì)算機(jī)、無線通信、大數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能化控制低壓配電系統(tǒng)。利用自動(dòng)化控制程序進(jìn)行人工遠(yuǎn)程操作，控制設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行配電操控和運(yùn)行維護(hù)工作[1]。將配電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)、保護(hù)、計(jì)量控制的任務(wù)融合，然后集中對(duì)低壓配電系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)等進(jìn)行管控。內(nèi)部智能程序可以根據(jù)專家系統(tǒng)來進(jìn)行快速故障診斷、隔離管控、監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)等，進(jìn)而保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 智能低壓配電系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)思路

常見的智能低壓配電系統(tǒng)大致由發(fā)電機(jī)、低壓配電柜、不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）以及各類網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)設(shè)備所組成，這些新設(shè)備的加入在很大程度上解決了舊式低壓配電系統(tǒng)中開關(guān)柜多、模塊構(gòu)建分布散、技術(shù)滯后等問題，提升了系統(tǒng)的整體運(yùn)行管理效率。通過主發(fā)電機(jī)、UPS輸入電力，通過低壓配電柜穩(wěn)定轉(zhuǎn)換之后再輸送給各個(gè)設(shè)備負(fù)載。監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)一般是光纖，可以有效降低遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸衰減和電磁干擾問題。系統(tǒng)內(nèi)部的電力主控制器會(huì)對(duì)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，然后傳輸給中控室。智能低壓配電系統(tǒng)中的UPS可以應(yīng)對(duì)一些突發(fā)事件導(dǎo)致的停電狀況，在停電期間持續(xù)對(duì)智能監(jiān)控設(shè)備供電，避免影響系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，保證供電系統(tǒng)的整體穩(wěn)定[2]。

將低壓配電柜的電源調(diào)整為可以由自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（Automatic Transfer Switching equipment，ATS）進(jìn)行管控的雙電源自動(dòng)切換模式，運(yùn)行中的主油機(jī)和外電系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)自動(dòng)切換方式來完成對(duì)UPS的持續(xù)電力保障。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，多數(shù)情況下的負(fù)載電源輸出還是依靠UPS來完成。智能監(jiān)控系統(tǒng)使用RS485接口，斷電器、電氣火災(zāi)檢測(cè)以及各類儀表通過RS485接口連接到交換機(jī)上，然后通過光纖將信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)上。專用智能網(wǎng)關(guān)模塊連接信號(hào)關(guān)口之后，便可以將數(shù)據(jù)輸入到工業(yè)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信號(hào)的循環(huán)回傳，保證各功能模塊之間的統(tǒng)一運(yùn)行。

3 智能低壓配電系統(tǒng)構(gòu)成

智能低壓配電系統(tǒng)借助電子技術(shù)、總線技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等將各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的功能綜合在一起來發(fā)揮作用，同時(shí)將檢測(cè)、保護(hù)、控制等管理內(nèi)容與監(jiān)控管理工作結(jié)合到一起，方便中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，便于進(jìn)行設(shè)備系統(tǒng)的集中管理。

3.1 智能低壓配電系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)組成

智能低壓配電系統(tǒng)由智能斷路器、四遙單元、微機(jī)測(cè)控裝置、馬達(dá)控制器、數(shù)字儀表、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及控制程序等組成。其中現(xiàn)代智能斷路器增加了模塊化的設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊中的功能較為完善，在相互獨(dú)立的情況下也可以協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)的運(yùn)行控制。隨著單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和深入應(yīng)用，智能斷路器的性能愈發(fā)強(qiáng)大，易于管理和維護(hù)，方便遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)操控。

目前，常用的智能低壓配電系統(tǒng)按照功能結(jié)構(gòu)可以分為3個(gè)部分，即站控管理層、通信控制層以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層[3]。

（1）站控管理層。站控管理層主要包括后調(diào)監(jiān)控程序、相關(guān)硬件設(shè)備等，可以對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全方面監(jiān)控、報(bào)警以及信息傳輸交互，同時(shí)自動(dòng)完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、匯總和儲(chǔ)存。通過站控管理層，技術(shù)人員可以及時(shí)了解到系統(tǒng)的總體運(yùn)行狀況，并對(duì)不同的智能元件、監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、保護(hù)。除此之外，技術(shù)運(yùn)維人員還可以通過該層級(jí)對(duì)下層設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)控、在線維護(hù)等操作。

（2）通信控制層。通信控制層負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交互，可以統(tǒng)一整合信息并集中上傳所有設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)，然后再傳達(dá)后臺(tái)下發(fā)各項(xiàng)控制命令。短距離通信時(shí)，使用雙絞線連接，硬件設(shè)備使用RS485接口連接。如果是長(zhǎng)距離通信，則使用光纖連接，以保證信號(hào)強(qiáng)度。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要負(fù)責(zé)信息命令執(zhí)行，通過接入各類帶有通信接口的智能元器件來執(zhí)行低壓配電系統(tǒng)的命令信號(hào)[4]。設(shè)備層的元器件大多都是安裝到低壓開關(guān)柜中，可以自動(dòng)收集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信號(hào)并上傳到設(shè)備前端，便于保存。

3.2 系統(tǒng)工作原理

圍繞下層獨(dú)立工作、后臺(tái)綜合管控的原則，實(shí)現(xiàn)智能低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化管控。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層中的各類智能元器件，這些智能元件內(nèi)部已經(jīng)預(yù)先設(shè)定了程序運(yùn)行方法和管理定值，無需依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就可以獨(dú)立運(yùn)行。結(jié)合電流電壓互感器、溫度傳感器等多種控制設(shè)備所傳輸?shù)男畔?，就可以讓程序自?dòng)計(jì)算判斷來執(zhí)行分合閘與開關(guān)系統(tǒng)等操作，大幅提升系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)效性和可靠性?？刂平K端通過豐富的圖形界面來為運(yùn)維人員展示數(shù)據(jù)信息，然后人員通過調(diào)看數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行報(bào)告，可以及時(shí)了解系統(tǒng)狀態(tài)、報(bào)警記錄、歷史數(shù)值等。通過即時(shí)數(shù)值與歷史數(shù)值相互對(duì)比，就可以分析系統(tǒng)是否運(yùn)行正常。中控系統(tǒng)可以與網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)庫對(duì)接，也可以與高壓配電系統(tǒng)相互對(duì)接，通過網(wǎng)絡(luò)向上級(jí)站點(diǎn)傳輸當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。后臺(tái)監(jiān)控程序還會(huì)分析不同層級(jí)開關(guān)故障時(shí)所執(zhí)行的事件順序記錄（Sequence Of Event，SOE），包括故障發(fā)生的時(shí)間和類型。

因?yàn)閺V播電視發(fā)射臺(tái)站屬于能源消耗較大的單位，所以通過使用智能控制系統(tǒng)來了解各時(shí)間節(jié)點(diǎn)下各設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過做好調(diào)控來有效降低能源消耗。首先，后調(diào)監(jiān)控程序可以自動(dòng)分析不同設(shè)備的負(fù)荷功率，如果裝載有無功補(bǔ)償裝置，在控制范圍內(nèi)就可以自動(dòng)投退補(bǔ)償裝置來降低設(shè)備負(fù)荷[5]。其次，分析網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，合理優(yōu)化線路運(yùn)行狀態(tài)，緩解以往線路損耗嚴(yán)重的問題。最后，使用環(huán)境傳感器等設(shè)備，在不同溫度下自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行功率，平衡運(yùn)行溫度，保證設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

4 智能低壓配電系統(tǒng)管理控制事項(xiàng)

4.1 規(guī)范配電柜接入

在對(duì)配電線路的安裝使用過程中，如果接入方法不規(guī)范、不統(tǒng)一，可能會(huì)給技術(shù)人員的遠(yuǎn)程操控帶來干擾。在臺(tái)站的建設(shè)規(guī)劃過程中，需要重新優(yōu)化其接入規(guī)范問題，對(duì)接口和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一。在一般的電視調(diào)配轉(zhuǎn)播臺(tái)站，要規(guī)劃方案來對(duì)臺(tái)站負(fù)載進(jìn)行接入控制，然后依照電視臺(tái)的實(shí)際節(jié)目需要來對(duì)發(fā)射機(jī)的電源做好管理接入，確保其穩(wěn)定。此外，作為一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)項(xiàng)目，由于內(nèi)部加入了眾多的軟件和硬件設(shè)備，在運(yùn)行中各個(gè)功能模塊和子系統(tǒng)之間都會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的聯(lián)系，因此要重視系統(tǒng)兼容性問題，并預(yù)留一定的空間來進(jìn)行今后的更新升級(jí)。

4.2 電磁干擾問題

廣播發(fā)射臺(tái)站在運(yùn)行過程中一直存在電磁干擾的問題，一些智能設(shè)備、電子元件和通信網(wǎng)絡(luò)等在電磁干擾的情況下可能會(huì)發(fā)生死機(jī)、信號(hào)丟失、誤報(bào)等故障。使用封閉金屬機(jī)箱來對(duì)自動(dòng)控制裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等進(jìn)行包裝覆蓋，可以降低電磁信號(hào)干擾，同時(shí)在施工的過程中可以使用一些10 mm的編制銅線來進(jìn)行分區(qū)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(huán)節(jié)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(jìn)行供電，以此來過濾一些干擾電磁波。設(shè)備供應(yīng)商可以使用互校技術(shù)，裝載獨(dú)立啟動(dòng)元件，按照電壓等級(jí)來分區(qū)設(shè)置使用的電路板，避免保護(hù)裝置受到干擾。

4.3 電量、電壓狀態(tài)的監(jiān)測(cè)管控

系統(tǒng)中的電量、電壓、電流等狀態(tài)數(shù)據(jù)是重要的監(jiān)控信息，前期設(shè)計(jì)規(guī)劃智能低壓配電系統(tǒng)時(shí)需要對(duì)其加以重視。在系統(tǒng)中加入足夠的微型斷路器、ATS開關(guān)等元器件，這些裝置都具備無線通信功能，可以實(shí)時(shí)與后臺(tái)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，也能及時(shí)滿足系統(tǒng)中開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。將這些元器件都應(yīng)用到系統(tǒng)管理中，就可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)線、出線支路電流和電壓等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)控制，而且對(duì)于斷路器的開合、故障狀態(tài)都可以做到實(shí)時(shí)了解和管控。在有條件的情況下，還可以在設(shè)備中加入一些緊湊型傳感器，用來感知監(jiān)測(cè)負(fù)載用電狀況。除此之外，技術(shù)人員在安裝系統(tǒng)功能模塊時(shí)就要提前進(jìn)行合理規(guī)劃，確保穩(wěn)定發(fā)揮監(jiān)測(cè)作用。

5 結(jié) 論

智能低壓配電系統(tǒng)集合了現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線通信的方式有效地解決傳統(tǒng)廣播電視發(fā)射臺(tái)站的運(yùn)行管理問題，從而實(shí)現(xiàn)無人狀態(tài)下的系統(tǒng)自主運(yùn)行管控。在多項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)的支持下，可以對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行多元化的高效保護(hù)，最大限度提高供配電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)智能低壓配電系統(tǒng)投入時(shí)間較短，還需要持續(xù)做好技術(shù)和設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)，從而切實(shí)提升臺(tái)站供配電保障水平。