摘要：本文介绍了发射机房原供电系统双电源管理中存在的缺陷，在设备更新技改中高低配电系统采用新的设计思路，即10k供电系统检修过程中采用短时间合环，在正常运行过程中通过自动切换装置来实现；380V低压进线采用的设计思路为ＰＬＣ实现双电源自动投切装置的工作原理。该装置可以ＰＬＣ独立单元运行，根据工作需要修改程序。通过这次技改方的实施，在实际应用中减少了值班人员的劳动强度，同时大大提高了发射机供电系统的可靠性、灵活性。
关键词：供电系统；可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）；发射机
一、原有的机房供电、配电系统缺点及技改必要性。
1、机房传统的供电方式（如图1所示）
机房供电由两路10kV进线可供10kV母线，正常工作时的运行方式为单母线分段运行，每一台变压器分别为一部发射机提供电源，低压配电系统各次为一个独立的供电单元，这种供电方式在当时的设计理念中有其合理性，如电源故障不会造成事故扩大化，变压器的故障只会使得单个发射机停播，不会影响到其它的发射机的正常使用，而广播发射电台现在提出的维护宗旨首先是不间断、高质量，从技上来看就显得发射机的电力系统特别脆弱，如果变压器或电缆发生故障时，变压器所带的发射机便不能正常开机，严重制约了发射机的满时间播音，这与电台的工作目标之一不间断、高质量不相适应。
2、电力设备改造的必要性
机房内10kV开关柜为浙江高压开关厂2001年生产的KYN18A型开关柜，未配置微机保护，“五防”功能不完善，设备结构老旧，开关传动机构设计不合理，经常传动不到位，机构难以操作，柜门经常打不开、无法摇出小车、“五防”连锁钥匙旋转不动，传动轴磨损严重导致摇柄锁不住传动轴等，该型开关柜不满足《国网系统开关柜全过程管理要求》，现有开关厂家均已停产，已无法买到原厂备件，市场所能采购到的少量配件也均为退役设备拆旧零件，可靠性极低。且一旦发生故障，无法及时修复。曾数次因设备问题停电而威胁到广播发射工作的正常进行，对安全播音造成严重影响。
在日常维护中还发现部分10kV变压器在不到50%的负荷下即已发生较大异响，可见危害较重，在前期已有个别10kV变压器发生异常烧毁事故。
二、机房供配电系统的设计思路
1、依据广播电视相关标准规范，供配电系统应符合以下规定：
（一）、高、低压供电应符合现行国家、行业标准和规范；
（二）、应设对应于不同外电的变压器，播出负荷应设两个以上引自不同变压器的独立低压回路，单母线分段供电并具备自动或手动互投功能。
2、机房配电布局思路
充分考虑中低压设备市场技术现状，结合单位的具体实际条件，对一次供配电系统进行了优化，机房配电室布局图如图2所示。
不难看出这种布局使得配电室扩展了有效空间，设备操作和检修方便，也有利于值班人员的巡视检查。再者高、低压电缆沟道设计在开关柜的后部，且在施工中要求电缆沟道保持相通，便于铺设新的电缆，在以后维护工作便于扩展设备。
3、机房供配电系统一次图设计要求及思路
重新设计的机房一次设备系统图如图4所示
（一）10kV设备供电控制要求
ａ．两路进线各带一段母线运行工况，当其中一路进线电源发生故障时，自动把故障电源的进线断路器分闸并闭锁，延时合上母联断路器，由另一路进线带两段母线运行，实现备用电源的自动投切（母分备自投）。
ｂ．一路进线带两段母线运行工况，当该进线出现故障时，进线的断路器自动分闸并闭锁，，延时合上另一条进线的断路器，实现备用电源的自动投切。（进备线自投）
因为10kV系统供电方式两路10kV进线（即114进线和125进线），为单母线分段运行，运行时完全实现了自动投切功能。在实际工作中，由于广播电视行业的特殊性，发射机的播音时间很长，在进行常规电力设备检修实验时会出现停电，大大影响到发射机的播音，因而考虑通过增加技术手段来保证在不停电时切换10kV进线电源，即可以采用短时间合环，通过与设备厂家技术人员的协商在两个进线柜安装分别了同期装置，在合环前要求对两路进线测同期，以保证两路进线的相位角相同，就能满足短时间合环的条件，合环后检查相关仪表显示正常时，随后再进行解裂步骤，当然解裂是需要人工干预来完成的。通过这种方式使得10kV进线电源切换更加便利，同时也不会因为上级电站的检修影响机房发射机正常播音。
正是凭借这样切换技术，先合环后解裂，在机房10kV配电室成功完成了电网通过合解环方法调整供方式。整个操作过程中发射机未发生停电现象，在满足了电力设备检修条件的同时保障了机房的供电安全、可靠性。10kV供电系统通过正常的备自投和合环设计，既满足电力设备的行业设计规范，又实现了发射机的工作要求。
（二）380v低压配电系统要求，采用可编程控制器（ＰＬＣ）实现对低压备自投的有效管理
a、PLC性能的优越性
传统的双电源自动投切二次控制回路设计是采用各种继电器，接触器，开关及触点，按特定的逻辑关系组合来实现其投切功能的。其特点是：结构复杂，安全性差，安装困难，维护工作量大，逻辑关系一经确定更改困难，但维护技术要求低，成本不高。采用可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）解决这类问题具有优势，与传统继电控制相比较优势在于：体积小型化，高度集成，用软件编程替代连线逻辑，有数字运算，数据处理和数据通讯的功能。ＰＬＣ作为新一代工业控制装置，结构简单，性能全面，可靠性高，操作简单，维修方便。
b、ＰＬＣ实现双电源备自投入的工作原理
根据双电源备自投系统的要求，ＰＬＣ需要按照后台语言（程序），在几乎同时的情况下分别采集如下信号量。
各低压进线开关电缆端失压继电器发出的失压信号（数字量）以判断各路进线是否有电；低压开关1、低压开关2、低压开关3断路器状态的开关量，用以反映断路器闭合或打开，并判断各断路器的分合闸；各低压进线开关和母联开关的保护继电器的故障动作信号（数字量），以区分是正常停电还是故障跳闸。
ＰＬＣ在采集了上述开关量和模拟量的情况下，按照后台语言（程序）的要求分别向被控对象发出命令（数字量）信号：ａ．应该投入哪路电源；ｂ．应该闭锁哪路断路器；ｃ．是否需要向外界报警。由此使用模块式ＰＬＣ成功解决电力输配电系统备自投问题。
c、发射机供电的实际使用要求
结合机房发射机对低压供电特殊要求，在PLC语言编程中需要充分考虑实用性，减少因低压电力故障而造成对发射机的停电次数，即采用自投不自复。举例简单说明一下供电原理如图4：正常供电时，低压开关1和低压开关2在合闸状态，低压开关3在分闸，假如1#变压器发生故障时，低压开关1检测到进线失压，从而使得跳闸，PLC程序启动指令低压开关3（即母联开关）合闸，故障处理完成后，当1#变压器恢复供电时，低压开关1的来电端采集到电压正常，但是PLC不会指令低压开关3分闸，也不会指令低压开关1合闸，这就会使发射机减少停播次数，达到发射机少停播，在等到发射机有播音间隙时再通过手动调节低压开关3为分闸状态，低压开关1为合闸状态，从而使机房供电转为正常情况下的供电方式。
d、ＰＬＣ的实时性和可靠性
备自投的实时性和可靠性尤为重要，在编程和组态时，需在系统的实时性和出口动作的可靠性方面予以更多的关注。将采集到的信号开关量和模拟量信号尽可能拟合在集中的字寄存器里，同样在与开关量的写操作相关的寄存器也做同样的处理。以简化程序代码，提高工作效率，减少通讯出错，从而确保实时性。
PLC中使用的EPROM可擦除的只读存储器，断电后EPROM存储器内容不变，可用来存放系统程序和用户程序，它不需要专用写入器，只需要编程器就能方便队所存储的内容实现“在线修改”，所写入的数据内容能在断电情况下保持不变，在此次技改中也使用了这种类型的存储器，从而保证了可靠性。目前在PLC中正在广泛使用。
三、结束语
经过这次技改方案的顺利实施，发射机电力系统投入运行以来，发射机房10kV双回路进线备自投系统按照双电源备自投原理可得到完善的解决方案，供电安全、可靠，使用方便，低压配电系统根据对于控制线路的多少，方便的选择系统的组成。可编程逻辑控制器ＰＬＣ备自投装置的应用，大大提高供电可靠性，灵活性和经济性，同时也减少值班运行人员误操作的可能，充分利用现代科技化手段减轻了值班人员的劳动强度和工作压力，缩短了应急处理时间，为保障广播电视节目安全播出发挥了积极的作用。
参考文献：
[1]《广播电视安全播出管理规定》及专业实施细则 国家广播电视总局无线电台管理局
[2]《广播电视技术手册》第六分册发射技术 国防工业出版社
[3]《维修电工》（中级）机械工业出版社
论文作者:洪志刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：发射机论文; 低压论文; 机房论文; 系统论文; 断路器论文; 变压器论文; 母线论文; 《电力设备》2018年第29期论文;