旦增卓嘎

（西藏自治區(qū)廣播電視局南木林中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，西藏日喀則 857100）

1 智能化改造設(shè)計(jì)思路

以某邊遠(yuǎn)地區(qū)的廣播電視臺(tái)為例，該電視臺(tái)僅有一路市電，在后續(xù)運(yùn)行中增設(shè)了柴油發(fā)電機(jī)，供電中若出現(xiàn)任何異常問(wèn)題，則需要值機(jī)員進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，并對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行人工操作，促使其供電。任何原因造成的供電問(wèn)題都將會(huì)造成電視臺(tái)停播，尤其是在遇到雷雨天氣時(shí)，受到雷擊影響，促使低壓供配電設(shè)備損壞，無(wú)法正常播出節(jié)目，這樣的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在偏遠(yuǎn)地區(qū)。當(dāng)前電視臺(tái)的低壓供配電裝置難以適應(yīng)發(fā)射臺(tái)的需求是停播率相對(duì)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(shí)的停播率，該電視臺(tái)的停播率一般情況下為幾百秒/百小時(shí)，相對(duì)較大的差距說(shuō)明了當(dāng)前電視臺(tái)供電設(shè)備相對(duì)較差的問(wèn)題。

對(duì)現(xiàn)有的中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，解決供電時(shí)限問(wèn)題，則可以通過(guò)更換小容量電池組時(shí)限，促使供電時(shí)長(zhǎng)超過(guò)10min，從而避免供電頻繁切換以及閃斷，有效降低發(fā)射機(jī)停播概率。并使用柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行替換，滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間備用供電需求。在市電斷電以及啟動(dòng)油機(jī)供電的過(guò)程中，使用蓄電池逆變供電進(jìn)行過(guò)渡，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)低成本的節(jié)能需求，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足不間斷供電需求。臺(tái)站在實(shí)際中可以根據(jù)自身的用電需求以及資金儲(chǔ)備情況，合理地選擇所需電池容量。對(duì)中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)實(shí)施智能化的改造設(shè)計(jì)，其最終目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)接縫的對(duì)接供電，確保中波臺(tái)形成良好的不停播保障[1]。

在改造前該中波發(fā)射臺(tái)的供配電設(shè)備主要包括了一臺(tái)SBW（S）-GD-100kVA 穩(wěn) 壓器、PDG-100A 以 及PDG-300A 配電柜、柴油發(fā)電機(jī)組以及眾多開(kāi)關(guān)器件等。通過(guò)對(duì)其進(jìn)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(yīng)地增加UPS 電源、ATS 雙電源智能開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器單元、防雷隔離變壓器單元以及低壓配電機(jī)柜?？紤]到改造設(shè)計(jì)的規(guī)范化要求以及在今后設(shè)備應(yīng)用中的維修便利需求，需要在同一機(jī)柜中安裝防雷隔離變壓器以及無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器。UPS 電池組獨(dú)立處于一個(gè)機(jī)柜中，而ATS 雙電源智能開(kāi)關(guān)、低壓配電單元以及UPS 安裝在同一機(jī)柜當(dāng)中。通過(guò)這樣的安裝設(shè)置，僅需要3 個(gè)機(jī)柜就能夠?qū)⑺性O(shè)備完全安裝，形成一體化的智能電源結(jié)構(gòu)，達(dá)到更加簡(jiǎn)潔、規(guī)范且合理的設(shè)備安裝效果，消耗相對(duì)較少的占地面積，便于后續(xù)維護(hù)檢修工作的實(shí)施[2]。

2 中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)的智能化改造實(shí)施方案

2.1 選擇設(shè)備以及器件

在選擇各種不同的設(shè)備時(shí)，需要盡可能地選擇較為適宜的設(shè)備結(jié)構(gòu)?？梢赃x擇SGB-100kVA 的防雷隔離變壓器，這一型號(hào)的隔離變壓器在實(shí)際應(yīng)用中的防雷隔離效果相對(duì)較好，能夠有效抑制涌浪，零位漂移以及諧波干擾等問(wèn)題都能夠通過(guò)這樣的變壓器結(jié)構(gòu)得到妥善解決。防雷隔離變壓器本質(zhì)上是在防雷器的基礎(chǔ)上，結(jié)合屏蔽隔離變壓器、交流電容等相關(guān)結(jié)構(gòu)形成了基于復(fù)合形態(tài)的防雷設(shè)備。

一般選擇SF-GD-3380 型號(hào)的UPS，UPS 電源的容量一般情況下能夠達(dá)到80kVA 左右。具有適應(yīng)非線性負(fù)載以及感性負(fù)載的能力，切換時(shí)間相對(duì)較短。該型號(hào)的UPS 電源在生產(chǎn)中為三進(jìn)三出專(zhuān)用電源，由于其功能性良好，受到廣電部門(mén)的高度認(rèn)可，作為工頻在線式電源的一種，其在應(yīng)用中能夠不間斷供電。該電源結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中，需要使用數(shù)字處理器加以控制處理，并結(jié)合ASIC 控制技術(shù)，利用瞬時(shí)波形方式加以控制，這樣的方式能夠保障其輸出電壓時(shí)產(chǎn)生相對(duì)較小的失真問(wèn)題，具有相對(duì)較強(qiáng)的可靠性，并具有良好的抗干擾性。

ATS 的雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)則具有相對(duì)更高的智能化表現(xiàn)，在低壓配供配電系統(tǒng)中應(yīng)用該智能開(kāi)關(guān)，能夠自動(dòng)切換市電以及柴油發(fā)電機(jī)組，便于及時(shí)做好供電補(bǔ)足工作，避免出現(xiàn)斷電問(wèn)題。該電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的主要構(gòu)成部分包括控制器以及開(kāi)關(guān)本體結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行中能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，若在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)常用電源出現(xiàn)異常問(wèn)題或是故障等，則能夠及時(shí)地根據(jù)電源狀態(tài)加以調(diào)整。

若在中波發(fā)射臺(tái)的配電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，常用電源出現(xiàn)問(wèn)題難以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則會(huì)通過(guò)控制器發(fā)出警告向發(fā)電機(jī)傳遞啟動(dòng)信號(hào)，并啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。該轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)本身存在聯(lián)網(wǎng)接口，便于進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，方便控制。同時(shí)在ATS 雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的作用下，能夠形成更加安全的過(guò)載保護(hù)作用，在電源線路出現(xiàn)短路問(wèn)題時(shí)也能夠及時(shí)地加以處理。同時(shí)具有過(guò)欠壓以及缺項(xiàng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)出現(xiàn)電路短路以及過(guò)載情況時(shí)不僅能夠自動(dòng)保護(hù)，也能夠智能地發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員進(jìn)行檢修[3]。

無(wú)觸點(diǎn)穩(wěn)壓器為SBW（W）-100kVA 的干式無(wú)觸點(diǎn)調(diào)壓式穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)。通過(guò)前沿技術(shù)領(lǐng)域中的DSP 運(yùn)算計(jì)量芯片對(duì)其進(jìn)行控制，確保電源交流采樣更加迅速，矯正有效值，消耗時(shí)間更短，并具有穩(wěn)定的快速補(bǔ)償穩(wěn)壓、電流過(guò)零切換等相應(yīng)技術(shù)，通過(guò)結(jié)合智能儀表以及故障診斷等功能，促使穩(wěn)壓電源更加高效的同時(shí)，形成更加安全的產(chǎn)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(jù)實(shí)際情況，選擇相對(duì)較為穩(wěn)定的鍍鋅鋼作為定制機(jī)柜的材料，具有IP30 等級(jí)的安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需求安裝相應(yīng)通用件[4]。

2.2 計(jì)算容量

首先計(jì)算UPS 電源容量，該電視臺(tái)同時(shí)對(duì)兩檔節(jié)目進(jìn)行轉(zhuǎn)播，會(huì)產(chǎn)生10kW 的發(fā)射功率。而相應(yīng)的，發(fā)射機(jī)會(huì)產(chǎn)生20kW 的負(fù)載狀況，控制臺(tái)、空調(diào)、照明以及信源處理等機(jī)房中的用電結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生12kW 的負(fù)載狀況，具有相對(duì)較大的裕量。按照廣播電視行業(yè)的相關(guān)需求UPS 延時(shí)時(shí)間，一般在30min 以上，按照2.5 倍值取隔離變壓器以及穩(wěn)壓器等設(shè)備負(fù)載值，具有80%左右的效率狀態(tài)。相應(yīng)地，其中兩臺(tái)中波發(fā)射極實(shí)際消耗功率參數(shù)為62.5kVA，其他負(fù)載15kVA，總?cè)萘繛?7.5kVA，因此，得出當(dāng)前UPS 電源容量配置需要控制在80kVA 左右。

計(jì)算電池?cái)?shù)量以及容量。在對(duì)容量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要按照電池容量=主機(jī)功率×功率因數(shù)÷UPS 直流電×延長(zhǎng)時(shí)間的公式進(jìn)行計(jì)算。因此，相應(yīng)的電流電壓為66.67AH，蓄電池的容量相應(yīng)地選擇100AH，數(shù)量為40節(jié)。在本次智能化改造過(guò)程中所涉及的UPS 標(biāo)稱(chēng)容量為80kVA，標(biāo)準(zhǔn)電池電壓則相應(yīng)地表示為480VDC，ATS 雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的電流為250A。因此，需要選擇100kVA 的穩(wěn)壓器以及隔離變壓器結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用到40 節(jié)12V 100AH的單體容量電池?；谶@樣的電池容量以及數(shù)量設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中的電池余量以及設(shè)備余量等相對(duì)較為充盈。經(jīng)過(guò)智能化的設(shè)計(jì)改造，能夠保障當(dāng)前低壓供配電系統(tǒng)中蓄電池的工作時(shí)間延長(zhǎng)1h 以上，并且需要對(duì)其他的用電設(shè)備加以控制，尤其是整體供配電系統(tǒng)中的空調(diào)結(jié)構(gòu)裝置。將電量分配給其他設(shè)備，能夠有效延長(zhǎng)應(yīng)用時(shí)間，并且為了實(shí)現(xiàn)更加低廉的成本投入效果，電池單體容量可以相應(yīng)地下調(diào)，選擇12V 65AH 的電池種類(lèi)，能夠起到相同的效果。

其次是對(duì)穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)以及配電柜進(jìn)行改造，促使其形成緊急狀態(tài)下可手搖供電的模式，要符合我國(guó)有關(guān)廣播電視安全播出管理的相關(guān)規(guī)定。明確總配電柜參數(shù)，合理應(yīng)用配電設(shè)備，形成更加安全且穩(wěn)定的供電工作，選擇PDG-300A 配電柜結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)整體性的改造之后，在中波發(fā)射臺(tái)的低壓供配電系統(tǒng)中所形成的配電電路結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，其中除了智能一體化電源中的開(kāi)關(guān)器件，其他均來(lái)自原有器件結(jié)構(gòu)。在使用原設(shè)備并結(jié)合增設(shè)結(jié)構(gòu)完成優(yōu)化改造之后所形成的中波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)完全符合廣播電視安全播出管理中的相關(guān)規(guī)定，盡可能地避免供配電間斷等問(wèn)題。

3 智能一體化電源工作原理

防雷隔離變壓器對(duì)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(wěn)壓器進(jìn)行輸送，并且在這樣的穩(wěn)定電源狀態(tài)下，能夠控制在380±11V 之間?；诜€(wěn)壓器結(jié)構(gòu)向ATS 雙電源切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行輸送，完成基于主路狀態(tài)下的傳遞需求，發(fā)電機(jī)連接電路，并對(duì)兩路電源實(shí)際供電狀況進(jìn)行檢驗(yàn)，且市電以及發(fā)電機(jī)之間主路優(yōu)先進(jìn)行自動(dòng)切換作業(yè)。基于這樣的雙電源開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，向UPS 電源進(jìn)行傳遞，進(jìn)而在UPS 的作用下完成雙變換，并向低壓配電單元進(jìn)行傳送，從而完成負(fù)載供電的需要[5]。

在市電供電出現(xiàn)異常情況或是停電時(shí)，將由CPU 對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)電流異常問(wèn)題，能夠及時(shí)地發(fā)出警告，并將電源開(kāi)關(guān)向負(fù)載供電進(jìn)行切換，形成無(wú)縫切換供電的效果。雙電源切換開(kāi)關(guān)本身攜帶發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)功能，因此在檢測(cè)到電源故障問(wèn)題之后，能夠及時(shí)地向發(fā)電機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，由發(fā)電機(jī)代替原有設(shè)備進(jìn)行正常供電。

3.1 ATS 雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)原理

基于智能優(yōu)化設(shè)計(jì)的雙電源開(kāi)關(guān)運(yùn)行原理形成的開(kāi)關(guān)方式為自投自復(fù)式，利用電磁線圈的運(yùn)行原理，通過(guò)瞬時(shí)通電切換電源結(jié)構(gòu)。在對(duì)電源進(jìn)行切換時(shí)，形成了基于微電子控制的有效表現(xiàn)。在機(jī)械聯(lián)鎖以及電氣聯(lián)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(yīng)效果。

當(dāng)中波發(fā)射臺(tái)的低壓供配電系統(tǒng)處于正常用電狀態(tài)時(shí)，功能鍵位于自動(dòng)擋位在機(jī)械聯(lián)鎖的作用下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)常用電源接通負(fù)載起到一定的保護(hù)作用。MCU 微機(jī)控制電路同步檢測(cè)兩側(cè)電壓，并以邏輯推理判斷檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)相應(yīng)的判斷結(jié)果發(fā)出合閘以及分閘的相關(guān)指令。在實(shí)際應(yīng)用中，診斷電源存在嚴(yán)重的缺相、停電等異常問(wèn)題時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能夠從常用電源向備用電源進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。若電源恢復(fù)正常狀態(tài)，則優(yōu)先恢復(fù)常用電源，開(kāi)關(guān)也同步恢復(fù)到常用電源，進(jìn)行正常供電，關(guān)閉發(fā)電機(jī)。若在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)備用電源存在問(wèn)題，將會(huì)及時(shí)作出警報(bào)處理，進(jìn)行檢修，恢復(fù)供電。

3.2 SF-GD-3380 在線UPS 原理

SF-GD-3380 在線UPS 電源結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用主要是基于數(shù)字處理器、高精度AD 采集、IGBT 模塊、穩(wěn)壓器以及隔離變壓器等相應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)組成的全新電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出相對(duì)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠隔離市電輸入，并克服零點(diǎn)漂移問(wèn)題。在應(yīng)用過(guò)程中能夠不間斷供電，并維持穩(wěn)定電壓，便于工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)多路輸出電源。尤其是在廣播發(fā)射臺(tái)的低壓供配電系統(tǒng)中，能夠形成更加顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)市電傳輸濾波，經(jīng)過(guò)整流器向外輸出直流電，再經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，并向靜態(tài)開(kāi)關(guān)進(jìn)行傳輸，最終交由電力負(fù)載使用?；谶@樣的供電原理，直接由DC/AC 逆變器供應(yīng)電力，保證了電力質(zhì)量，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

基于智能化設(shè)計(jì)對(duì)中波發(fā)射臺(tái)的低壓供配電系統(tǒng)加以?xún)?yōu)化改造，遵循我國(guó)廣電總局的相關(guān)要求維持不間斷供電，避免廣播電視節(jié)目在播出過(guò)程中出現(xiàn)因供電問(wèn)題導(dǎo)致的停播。