王書硯

【摘要】通過對(duì)中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，可以有效提高系統(tǒng)的智能化運(yùn)行水平，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷供電，對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)射臺(tái)站改造十分適用，可以使停播率得到有效降低。在具體改造時(shí)，除了需要對(duì)系統(tǒng)原供配電設(shè)備進(jìn)行利用以外，還應(yīng)增加新設(shè)備，使其改造成智能化的不間斷供電系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)原有設(shè)備需要改為手動(dòng)式應(yīng)急供電裝置。本文針對(duì)中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)智能化改造設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并提出具體的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員起到一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】中波發(fā)射臺(tái);低壓供配電系統(tǒng);智能化改造設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.15.003

目前，針對(duì)我國偏遠(yuǎn)地區(qū)的中波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)其存在較高的停播率，這與供配電系統(tǒng)自身的設(shè)備配置簡單有關(guān)，相關(guān)設(shè)備需要采取手動(dòng)操作，而想要對(duì)不間斷供配電設(shè)備進(jìn)行配置，則需要投入大量資金，因此難度較大。對(duì)此，相關(guān)工作人員需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行利用，并有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造，這樣一方面可以降低經(jīng)費(fèi)投入，另一方面還可以使發(fā)射臺(tái)的相關(guān)供電問題得到有效解決。

1. 中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)智能化改造設(shè)計(jì)思路

在對(duì)中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)小容量電池組進(jìn)行使用，其供電時(shí)間應(yīng)超過10分鐘，這樣一來可以使由于切換和間斷引發(fā)的停播問題得到有效解決，避免了備用供電用柴油發(fā)電機(jī)的長時(shí)間使用。在改造后，蓄電池逆變供電僅為市電斷電以及油機(jī)啟動(dòng)供電中間過程的一種過渡供電保障，這樣不僅可以使資金投入得到減少，而且還能夠有效實(shí)現(xiàn)不間斷供電目標(biāo)。相關(guān)中波發(fā)射臺(tái)可以結(jié)合自身的實(shí)際情況和需求，對(duì)電池容量進(jìn)行合理選擇。通過智能化改造，可以使供配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供電過程的無縫隙對(duì)接，保障“不停播”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

以某中波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的智能化改造為例，該供配電系統(tǒng)原有設(shè)備具體包括穩(wěn)壓器、配電柜、柴油發(fā)電機(jī)組以及部分開關(guān)器件。在對(duì)其進(jìn)行改造時(shí)，為了確保電源不間斷，需要合理增設(shè)新的設(shè)備，具體包括ATS雙電源智能開關(guān)、低壓配電柜、防雷隔離變壓器單元以及UPS電源等。為了方便日后開展維修和維護(hù)工作，需要在同一機(jī)柜內(nèi)安裝無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器與防雷隔離變壓器，同時(shí)還應(yīng)將低壓配電單元、UPS以及ATS雙電源智能開關(guān)在同一機(jī)柜內(nèi)進(jìn)行安裝，最后需要將UPS電池在單獨(dú)機(jī)柜當(dāng)中組裝。因此，本次改造共需要對(duì)3個(gè)機(jī)柜進(jìn)行使用，可以將其成為“智能一體化電源”，采取此種改造形式不僅可以減小占地面積，而且還能合理和規(guī)范的安裝相關(guān)設(shè)備，為檢修和維護(hù)工作開展提供便利。

2. 中波發(fā)射臺(tái)低壓供配電系統(tǒng)智能化改造設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)備和器件選用

“智能一體化電源”的組成部分具體包括ATS雙電源智能開關(guān)、低壓配電、防雷隔離變壓器單元、機(jī)柜以及無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器等，而針對(duì)一體化電源當(dāng)中的低壓配電開關(guān)器件，可以對(duì)原設(shè)備的相關(guān)開關(guān)器件進(jìn)行利用。

首先，防雷隔離變壓器，在本次改造過程中，相關(guān)工作人員主要對(duì)SGB-100KVA防雷隔離變壓器進(jìn)行選用，其具有能夠抑制浪涌、消除諧波干擾以及解決零位漂移等作用，還可以有效實(shí)現(xiàn)防雷隔離。針對(duì)防雷變壓器進(jìn)行分析，其組成主要包括屏蔽隔離變壓器、交流電容以及防雷器件等，屬于復(fù)合防雷設(shè)備，可以對(duì)雷擊電流進(jìn)行抑制，使雷擊殘壓能夠衰減到最低值，與此同時(shí)還具有接地隔離與保護(hù)等作用。

其次，穩(wěn)壓電源。對(duì)于穩(wěn)壓器，工作人員具體選擇了SBW（W）-100KVA干式無觸點(diǎn)調(diào)壓式穩(wěn)壓器，該類型穩(wěn)壓器的特點(diǎn)在于，其對(duì)最新DSP運(yùn)算計(jì)量芯片控制有效值校正、快速交流采樣以及電流過零切換等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，可以有效結(jié)合快速穩(wěn)壓、智能儀表以及故障診斷等功能，從而充分保證產(chǎn)品生產(chǎn)的高效性和安全性，具有較高的輸出電壓精度。

再次，ATS雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。在對(duì)電源開關(guān)進(jìn)行選擇時(shí)，需要具體選用WATSGC-200/4RF雙電源開關(guān)，其具有較高的智能化程度，而且還可以自動(dòng)切換柴油發(fā)電機(jī)組與市電。該類型電源開關(guān)具體包括開關(guān)本體、控制器等組成部分，可以對(duì)電源進(jìn)行自動(dòng)檢測。一旦常用電源出現(xiàn)故障問題，可以自動(dòng)將負(fù)載向備用電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其形式為自投自復(fù)，同時(shí)還具有相應(yīng)的故障報(bào)警和智能切換等功能。針對(duì)ATS雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能進(jìn)行分析，其具體包括以下幾個(gè)方面。第一，該電源具有發(fā)電機(jī)氣動(dòng)信號(hào)功能，如果常用電源出現(xiàn)故障，控制器可以及時(shí)對(duì)啟動(dòng)信號(hào)進(jìn)行發(fā)出，從而使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。而在機(jī)身上帶有相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)接口，可以發(fā)揮出遙控功能。第二，電源具有短路和過載時(shí)的保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)過欠壓等情況，將會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)還能夠智能報(bào)警。第三，控制器的控制核心主要為單片機(jī)，因此硬件相對(duì)簡單，且具有加強(qiáng)功能，方便進(jìn)行擴(kuò)展，十分可靠。

第四，UPS。針對(duì)UPS，主要對(duì)型號(hào)SF-GD-3380進(jìn)行選用，其標(biāo)準(zhǔn)容量可以達(dá)到80KVA，而標(biāo)準(zhǔn)電池電壓則具體為480VDC。針對(duì)雙變換在線式UPS具有較強(qiáng)的瞬間響應(yīng)能力，而且輸出穩(wěn)定度較高，可以有效適應(yīng)非線性負(fù)載和感性負(fù)載，尤其當(dāng)切換時(shí)間為零時(shí)，其可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。針對(duì)SF-GD-3380UPS的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，其具體對(duì)數(shù)字處理器和ASTC控制技術(shù)等進(jìn)行采用，并利用瞬時(shí)波形控制，可以有效降低輸出電壓失真，因此具有較強(qiáng)的抗干擾性和可靠性。除此之外，UPS還具有輸出短路和輸入過高壓等保護(hù)功能，可以使發(fā)射設(shè)備的不間斷供電需求得到有效滿足。

最后，低壓配電。針對(duì)低壓配電，具體需要對(duì)SF-PDG配電單元進(jìn)行選用，可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)通用件進(jìn)行加工和安裝，還可以定制機(jī)柜，具體采用鍍鋅鋼進(jìn)行制作，其防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP30。

2.2 容量計(jì)算

首先，在對(duì)UPS容量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先需要對(duì)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行明確，針對(duì)中波發(fā)射臺(tái)節(jié)目轉(zhuǎn)播進(jìn)行分析，其發(fā)射功率達(dá)到10KW，負(fù)載情況具體包括發(fā)射機(jī)20KW和發(fā)射機(jī)房的其它用電，例如照明、空調(diào)、信源處理以及控制臺(tái)等，需要按照12KW進(jìn)行計(jì)算。UPS的延時(shí)為≥30分鐘，需要針對(duì)前端隔離變壓器以及穩(wěn)壓器等根據(jù)2.5倍進(jìn)行取值，并要保持效率達(dá)到80%。通過計(jì)算可以得到兩臺(tái)中波發(fā)射機(jī)的總耗電功率為62.5KVA，而其他負(fù)載則為15KVA，總?cè)萘靠梢赃_(dá)到77.5KVA，因此在配置UPS容量時(shí)應(yīng)為80KVA。

其次，在對(duì)電池容量以及數(shù)量進(jìn)行確定時(shí)，需要根據(jù)相關(guān)公式對(duì)電池容量進(jìn)行計(jì)算，最終得到結(jié)果為66.67AH，因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)100AH的蓄電池進(jìn)行選用。而在電池?cái)?shù)量計(jì)算過程中，通過具體計(jì)算可以得到結(jié)果40節(jié)。UPS的標(biāo)準(zhǔn)容量為80KVA，電池電壓則為480VDC，通過計(jì)算可以得到ATS需要采用250A。在對(duì)隔離變壓器以及穩(wěn)壓器進(jìn)行配置時(shí)，具體需要選用100KVA，其中電池的單體容量可以達(dá)到12V100AH，數(shù)量則為40節(jié)。在此情況下，根據(jù)選用設(shè)備以及電池進(jìn)行考慮，其還具有較大余量。

2.3 智能一體化電源工作原理

市電通過防雷隔離變壓器的安裝，可以有效實(shí)現(xiàn)諧波干擾消除、浪涌抑制等目標(biāo)，并將電力送入到穩(wěn)壓器當(dāng)中。而穩(wěn)壓器則可以對(duì)304V-465V的電壓有效穩(wěn)定在380V±3%這一范圍內(nèi)。在這之后，通過電力可以在穩(wěn)壓器當(dāng)中輸出，并進(jìn)入到ATS雙電源智能開關(guān)切換的主路中，其電源的備路則連接發(fā)電機(jī)。通過ATS雙電源切換開關(guān)，可以對(duì)兩路供電情況進(jìn)行自動(dòng)檢測，主路對(duì)市電與發(fā)電機(jī)優(yōu)先進(jìn)行自動(dòng)切換。電力在經(jīng)過ATS雙電源開關(guān)之后，可以送入到UPS電源當(dāng)中，通過UPS來實(shí)現(xiàn)雙變換，即進(jìn)行交流電和直流電之間的相互轉(zhuǎn)換，之后輸出電力經(jīng)過低壓配電單元，最后進(jìn)行負(fù)載供電。

這樣一來，在市電出現(xiàn)停電或者供電異常等情況時(shí)，CPU控制單元可以對(duì)異常情況及時(shí)進(jìn)行檢測，并發(fā)出具體的控制信號(hào)，而智能開關(guān)則可以切換到相應(yīng)的UPS電池組，在經(jīng)過逆變處理之后向負(fù)載進(jìn)行供電。UPS蓄電池可以向負(fù)載進(jìn)行無縫切換供電，與此同時(shí)ATS雙電源開關(guān)所連接的常用電壓和備用電壓的檢測電路，可以對(duì)主路異常進(jìn)行檢測，此時(shí)MCU控制單元將會(huì)輸出具體的控制信號(hào)，并由斷路器QN進(jìn)行接收，然后斷開主路。在此情況下接通斷路器QR，智能開關(guān)可以直接切換到備用電源。ATS雙電源開關(guān)具有發(fā)電機(jī)氣動(dòng)信號(hào)功能，一旦常用電源出現(xiàn)故障問題，雙電源智能化自動(dòng)切換開關(guān)上的MCU控制器便會(huì)發(fā)出相應(yīng)的電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)發(fā)電機(jī)可以自動(dòng)啟動(dòng)開始工作。智能一體機(jī)還可以對(duì)發(fā)電機(jī)輸出質(zhì)量進(jìn)行檢測，等待1-2分鐘后，發(fā)電機(jī)的輸出電壓可以逐漸穩(wěn)定，此時(shí)CPU控制單元可以將電池組斷開，并向油機(jī)供電進(jìn)行切換。

3. 結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)中波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的智能化改造，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合發(fā)射臺(tái)實(shí)際情況合理展開設(shè)計(jì)工作，從而減少改造資金投入，降低偏遠(yuǎn)地區(qū)的發(fā)射臺(tái)停播率，確保能夠與相關(guān)維護(hù)規(guī)程的指標(biāo)規(guī)定相符合。而結(jié)合實(shí)際改造效果進(jìn)行分析，在智能化不間斷供配電系統(tǒng)投入使用后，由于供電而引發(fā)的停播事件得到有效規(guī)避，極大地降低了停播率，同時(shí)也使勞動(dòng)力得到下降，顯著提高了中波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行水平，提升了發(fā)射臺(tái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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