一種基于自復(fù)位原理實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守補(bǔ)點(diǎn)站的簡(jiǎn)易自動(dòng)運(yùn)行方案

曹人盛

（江西省贛州市南康區(qū)融媒體中心，江西 贛州 341400）

0 引 言

地面數(shù)字電視補(bǔ)點(diǎn)站承擔(dān)著中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程“最后一公里”的發(fā)射傳輸任務(wù)，是整個(gè)覆蓋工程的重要一環(huán)，它直接影響到人們能否看好電視、聽(tīng)好廣播，享受到廣播電視公共覆蓋工程公益化、均等化服務(wù)的質(zhì)量，是數(shù)字化鄉(xiāng)村振興的有效手段之一[1]。如何使得補(bǔ)點(diǎn)站的無(wú)線覆蓋效果良好，除了做好日常運(yùn)維外，要確?！皾M(mǎn)時(shí)間、滿(mǎn)功率、滿(mǎn)調(diào)度”播出，并不是一件簡(jiǎn)單的事。根據(jù)補(bǔ)點(diǎn)站的運(yùn)維實(shí)踐，探討在復(fù)雜供電環(huán)境和嚴(yán)峻防雷形勢(shì)的現(xiàn)狀下，加強(qiáng)補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房供電不間斷電源及防雷地網(wǎng)的改進(jìn)等重要措施，確保無(wú)人值守補(bǔ)點(diǎn)站安全運(yùn)行，為偏遠(yuǎn)山區(qū)群眾提供覆蓋效果優(yōu)良的無(wú)線廣播電視信號(hào)。

1 目前補(bǔ)點(diǎn)站的現(xiàn)狀

江西全省有141座中心臺(tái)站，56座鄉(xiāng)鎮(zhèn)補(bǔ)點(diǎn)站，點(diǎn)多面廣。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)補(bǔ)點(diǎn)站由省局統(tǒng)一采購(gòu)、建設(shè)，其中傳輸需求、工程設(shè)計(jì)及施工大都按標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)建設(shè)，但由于各地補(bǔ)點(diǎn)站運(yùn)行環(huán)境各異，基礎(chǔ)條件差別大，很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房位置偏遠(yuǎn)，日常運(yùn)維成本高。中標(biāo)承建方為節(jié)省成本，在供電負(fù)荷、防雷地網(wǎng)、溫度防塵等方面沒(méi)有設(shè)計(jì)冗量，過(guò)于簡(jiǎn)單，主要表現(xiàn)有：

（1）統(tǒng)一配備的供電柜用的控制開(kāi)關(guān)的最大電流只有20 A的漏電開(kāi)關(guān)，不能滿(mǎn)足機(jī)房供電負(fù)荷需求；

（2）針對(duì)各地情況建設(shè)的防雷接地過(guò)于簡(jiǎn)單，基本是用扁鋼做簡(jiǎn)單接地，搭接民房的鋼筋，或根本就沒(méi)有接地、直接跳空，不符合防雷接地要求，實(shí)際防雷效果有限；

（3）溫度防塵滿(mǎn)足不了現(xiàn)在廣播電視播出機(jī)房設(shè)備類(lèi)型多樣化（前端節(jié)目源接收、編碼復(fù)用、自動(dòng)化采集等設(shè)備）、功率器件模塊化、集成化（電源管理模塊、功率半導(dǎo)體器件等精密器件的防靜電）要求。

基于這些過(guò)于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，補(bǔ)點(diǎn)站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)各種故障。主要故障現(xiàn)象有：

（1）野外農(nóng)網(wǎng)供電不穩(wěn)定，電壓波動(dòng)上下限值容易突破UPS主機(jī)的實(shí)際承受范圍，引起保護(hù)斷電；

（2）南方春夏多雷雨，一遇雷雨潮濕天氣，供電柜控制開(kāi)關(guān)容易跳閘保護(hù)；

（3）機(jī)房條件簡(jiǎn)陋，防塵要求不達(dá)標(biāo)，設(shè)備運(yùn)行久了，易出故障報(bào)警，特別是溫度異常報(bào)警，影響補(bǔ)點(diǎn)站的安全播出。

2 基于自復(fù)位原理改進(jìn)的補(bǔ)點(diǎn)站簡(jiǎn)易自動(dòng)化運(yùn)行方案

中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程是在國(guó)家廣播電視總局整體規(guī)劃下，由各省統(tǒng)一采購(gòu)建設(shè)的，設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)化要求配置，但各地補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房條件、運(yùn)行環(huán)境差異大，從后期維護(hù)管理的角度考慮，按標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化建設(shè)的機(jī)房要綜合考慮各子系統(tǒng)的冗量問(wèn)題。一方面，機(jī)房空間有限，需要放置的設(shè)備多，可最大化利用，也利于機(jī)房設(shè)備的日常運(yùn)維；另一方面，要做好門(mén)窗防塵，有效防止外部塵灰對(duì)機(jī)房的影響，盡可能減少機(jī)柜內(nèi)灰塵，減少靜電對(duì)設(shè)備的危害。

2.1 自復(fù)位不間斷穩(wěn)壓電源的工作原理及標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)

自復(fù)位開(kāi)關(guān)的原理是：當(dāng)電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)負(fù)載側(cè)電源，防止負(fù)載燒毀，保護(hù)負(fù)載設(shè)備。以市場(chǎng)上公牛、西門(mén)子、正泰等品牌的自復(fù)位開(kāi)關(guān)為例，一般過(guò)壓脫扣≥270～280 V，欠壓脫扣50～160 V，斷電后送電延時(shí)30±5 s。利用自復(fù)位開(kāi)關(guān)工作原理，考慮補(bǔ)點(diǎn)站設(shè)備、空調(diào)總負(fù)荷，配置帶自復(fù)位開(kāi)關(guān)的10K單相穩(wěn)壓電源（定制穩(wěn)壓電源的調(diào)壓范圍165～275 V），與不間斷電源組合供電。一旦遇到雷電或農(nóng)網(wǎng)電壓波動(dòng)大時(shí)，在農(nóng)網(wǎng)供電最前端的自復(fù)位開(kāi)關(guān)先動(dòng)作，瞬間脫扣，保證后面的穩(wěn)壓電源、空氣開(kāi)關(guān)、UPS主機(jī)能夠保持正常的工作狀態(tài)，自復(fù)位開(kāi)關(guān)復(fù)位后，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守補(bǔ)點(diǎn)站50 W地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的簡(jiǎn)易自動(dòng)化運(yùn)行，可減少運(yùn)維人員壓力。

目前各補(bǔ)點(diǎn)站供電端配備的總開(kāi)關(guān)是32 A的漏電開(kāi)關(guān)，6路供電分支端配20 A漏電開(kāi)關(guān)；信號(hào)源接收處理設(shè)備配備有6K UPS不間斷電源，對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)、編碼復(fù)用器、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)采集器及多畫(huà)面服務(wù)器等進(jìn)行不間斷供電；50 W發(fā)射機(jī)供電取其中一支路20 A漏電開(kāi)關(guān)的分路輸出。這樣的供電設(shè)計(jì)不符合野外站點(diǎn)的設(shè)備用電要求。因補(bǔ)點(diǎn)站位置相對(duì)較高，南方天氣雷雨頻繁，防潮防濕防雷電是個(gè)考驗(yàn)，機(jī)房?jī)?nèi)廣播電視設(shè)備又需要24小時(shí)不間斷工作。要確保設(shè)備正常運(yùn)行，機(jī)房供電系統(tǒng)具有特殊性。在做機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)化供電設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮4個(gè)因素：一是不間斷供電；二是要滿(mǎn)足機(jī)房所有用電負(fù)荷，確保留有足夠的冗余量；三是做好供電端的防浪涌雷、感應(yīng)雷措施；四是野外補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房使用的是農(nóng)網(wǎng)供電，臺(tái)區(qū)變壓器離機(jī)房遠(yuǎn)，架空線路長(zhǎng)，電壓波動(dòng)大，設(shè)備端供電應(yīng)避免使用漏電開(kāi)關(guān)，可用空氣開(kāi)關(guān)作為供電控制端。

補(bǔ)點(diǎn)站供電是一個(gè)小系統(tǒng)工程，盡管其總負(fù)荷不大，但機(jī)房供電設(shè)計(jì)和施工必須按廣電高山臺(tái)的要求規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)備供電要與空調(diào)、照明分開(kāi)，主要的幾路發(fā)射設(shè)備供電也要一一分開(kāi)、單路控制、單路供電。具體的要求是：機(jī)房供電頻率50 Hz；電壓220 V；相數(shù)為單相三線制；穩(wěn)態(tài)電壓偏移范圍220 V（±10%）；穩(wěn)態(tài)頻率偏移范圍50 Hz（±0.5%）。機(jī)房電源總控單相80 A空氣開(kāi)關(guān)控制，采用農(nóng)網(wǎng)外電、UPS電源雙回路供電，不間斷電源符合設(shè)備斷電后延時(shí)要求；同時(shí)在外電跟機(jī)房?jī)?nèi)配電箱總控之間配置一個(gè)定制的帶自復(fù)位開(kāi)關(guān)，由接觸式調(diào)壓器、伺服電機(jī)、自動(dòng)控制電路組成10 kW碳刷式穩(wěn)壓電源，形成組合供電，一方面可以消除農(nóng)電波動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響，保障負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作；另一方面可以防止空氣開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作導(dǎo)致發(fā)射機(jī)觸發(fā)故障報(bào)警。

2.2 防雷地網(wǎng)要標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)

防雷接地是補(bǔ)點(diǎn)站建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，特別是對(duì)于為解決偏遠(yuǎn)山區(qū)人口居住集中的、路途遙遠(yuǎn)的無(wú)人值守野外補(bǔ)點(diǎn)站，涉及到日后的安全運(yùn)維。建好一張符合要求的防雷地網(wǎng)，解決供電端穩(wěn)定供電問(wèn)題是關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，補(bǔ)點(diǎn)站標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房?jī)?nèi)的各個(gè)系統(tǒng)都有各自獨(dú)立的接地要求，有強(qiáng)電的交流地、設(shè)備機(jī)柜保護(hù)接地以及防雷地網(wǎng)接地等?？偟脑瓌t是各接地都有獨(dú)立接地端子，不同接地子系統(tǒng)不得共用接地線纜，都必須有獨(dú)立的接地線纜與鋪設(shè)地網(wǎng)（接地電阻≤4 Ω）和機(jī)房防靜電板下鋪設(shè)的接地銅板帶連接，確保地網(wǎng)接地充分，“一體化”等電位連接。

防雷地網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施。具體有如下要求。

（1）要考慮鐵塔、機(jī)房周?chē)耐临|(zhì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（2）地網(wǎng)的施工要專(zhuān)業(yè)化，選擇專(zhuān)業(yè)的施工隊(duì)伍。所用的導(dǎo)電電阻泥、熱鍍扁鋼以及地樁的鋪設(shè)要規(guī)范，機(jī)房?jī)?nèi)銅帶各接地點(diǎn)要有專(zhuān)用的接地端子，防浪涌、感應(yīng)雷地網(wǎng)與防直接雷地網(wǎng)要隔開(kāi)一定的安全距離，建設(shè)后的地網(wǎng)接地電阻要嚴(yán)格符合≤4 Ω的要求。

（3）所有進(jìn)出機(jī)房的線路不能裸線進(jìn)出機(jī)房，必須用PVC管道或弱電橋架跨接。同時(shí)，防浪涌、感應(yīng)雷應(yīng)根據(jù)電源總控端、信號(hào)源接收設(shè)備、發(fā)射機(jī)供電端等實(shí)際情況安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD），達(dá)到有效、快速泄雷電的效果。

2.3 機(jī)房溫度防塵標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)

機(jī)房的溫度、防塵工作在有些補(bǔ)點(diǎn)站的日常運(yùn)維中并不受重視。很多人認(rèn)為補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房地處偏僻，山上空氣好，只要打開(kāi)窗戶(hù)讓空氣自然流通，就可以達(dá)到機(jī)房降溫目的。在日常的運(yùn)維過(guò)程中，運(yùn)維人員經(jīng)常碰到發(fā)射機(jī)溫度告警或一些電氣連接端子接觸性故障，只需用吹風(fēng)機(jī)吹掉灰塵或重新插拔，故障一般就可以排除。這是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)產(chǎn)生靜電吸附，使很多漂浮在空氣中的灰塵吸附在設(shè)備上，造成設(shè)備散熱不好或接點(diǎn)接觸不良，引起報(bào)警或工作故障，嚴(yán)重時(shí)影響機(jī)器壽命。另外，南方天氣潮濕，機(jī)器的最佳工作溫度大概在25℃左右，若沒(méi)有空調(diào)恒溫除濕，容易造成機(jī)器一些觸點(diǎn)、接觸器件生銹產(chǎn)生“銅綠”。因此，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)機(jī)房的控溫、防塵很有必要，可以在機(jī)房窗戶(hù)安裝紗窗、防曬窗簾，定期清洗防塵網(wǎng)，同時(shí)安裝空調(diào)，24小時(shí)開(kāi)機(jī)，保持機(jī)房溫度在25℃左右[2]。

無(wú)人值守補(bǔ)點(diǎn)站在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易化自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，防雷地網(wǎng)、機(jī)房溫度防塵標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是保證供電組合電源能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定供電的基礎(chǔ)，三方面相互依存，給補(bǔ)點(diǎn)站穩(wěn)定、低成本“滿(mǎn)時(shí)間、滿(mǎn)功率、滿(mǎn)調(diào)度”播出運(yùn)行帶來(lái)保障，同時(shí)也給運(yùn)維帶來(lái)便利，可減少一線技術(shù)人員運(yùn)維壓力。

3 實(shí)際案例應(yīng)用

南康區(qū)赤土愛(ài)蓮中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程補(bǔ)點(diǎn)站位于城區(qū)20 km外的原云峰山場(chǎng)部半山腰，海拔291.4 m，發(fā)射塔高25 m，發(fā)射天線相對(duì)高度316.4 m，主要承擔(dān)中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程15套數(shù)字電視的發(fā)射任務(wù)。機(jī)房是新建的一層高2.8 m、面積20 m2的磚混結(jié)構(gòu)，供電使用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)網(wǎng)供電，信號(hào)源接收端設(shè)備采用220 V單相6K的UPS不間斷電源供電，配電箱使用63 A漏電開(kāi)關(guān)總控，分路控制20 A 2 P漏電開(kāi)關(guān)。中標(biāo)方施工時(shí)出于成本考慮，做25 m鐵塔時(shí)選擇的材料是冷鍍鋅的扁方鋼，這種材料每隔幾年就要做防銹處理；防直接雷地引線只是做了簡(jiǎn)單延伸，機(jī)房的防雷地網(wǎng)并沒(méi)有嚴(yán)格按規(guī)范要求做，只是簡(jiǎn)單連接一個(gè)用普通扁鋼做的防直接雷地引線，沒(méi)有安裝防浪涌雷、感應(yīng)雷的浪涌保護(hù)器（SPD），機(jī)房整體防雷效果比較差。一遇到下雨或雷雨天氣，供電控制開(kāi)關(guān)容易跳閘，給安全播出帶來(lái)很大壓力。

對(duì)于野外發(fā)射補(bǔ)點(diǎn)站，供電端的穩(wěn)定相當(dāng)重要，而防直接雷、防浪涌雷、防雷地網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是關(guān)鍵。浪涌防雷要根據(jù)重要設(shè)備的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)，做好多級(jí)防浪涌處理，一般至少要做三級(jí)防浪涌保護(hù)。針對(duì)這些要求，對(duì)該補(bǔ)點(diǎn)站進(jìn)行了相關(guān)改造，具體做法如下。

（1）電源改造。在農(nóng)電與機(jī)房供電總控端加裝一個(gè)定制的帶自復(fù)位開(kāi)關(guān)的10 kW碳刷式穩(wěn)壓電源，與原有的6K UPS不間斷電源形成組合供電，同時(shí)將原來(lái)的漏電開(kāi)關(guān)全部改成80 A、32 A的空氣開(kāi)關(guān)。

按規(guī)范要求做好防雷地網(wǎng)及多級(jí)浪涌保護(hù)器的安裝。在機(jī)房總電源空開(kāi)出端并第一級(jí)80 A浪涌保護(hù)器，220 V 6K UPS不間斷電源之前的分空氣開(kāi)關(guān)出端并第二級(jí)60 A浪涌保護(hù)器，第三級(jí)40 A浪涌保護(hù)器安裝在發(fā)射機(jī)供電端的控制輸入端，以此保證重要設(shè)備發(fā)射機(jī)具有三級(jí)浪涌保護(hù)，這樣可最大程度地預(yù)防感應(yīng)雷，使設(shè)備免遭雷擊損壞，保證廣播電視設(shè)備的正常工作。

安裝1.5匹空調(diào)，并對(duì)空調(diào)增加來(lái)電自啟功能，防止空調(diào)斷電再來(lái)電后不能自啟，使機(jī)房保持設(shè)備最佳工作狀態(tài)需要的25℃左右的恒溫，同時(shí)為窗戶(hù)安裝紗窗、窗簾，做好防塵、防鼠、防蟻處理，使機(jī)房干凈恒溫，保證發(fā)射機(jī)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。

4 結(jié) 語(yǔ)

補(bǔ)點(diǎn)站機(jī)房建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是解決地面數(shù)字電視“最后一公里”覆蓋的有效手段。除做好日常運(yùn)維外，前期各項(xiàng)子系統(tǒng)的規(guī)范化建設(shè)非常重要，尤其是供電、防雷、溫度防塵的設(shè)計(jì)施工，既要考慮冗余量，又要根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況來(lái)施工，更要從“安全、經(jīng)濟(jì)、高效”方面考慮后期的運(yùn)維，多管齊下才能確保滿(mǎn)足中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程“滿(mǎn)時(shí)間、滿(mǎn)功率、滿(mǎn)調(diào)度”的安全播出要求。這種基于自復(fù)位原理實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守補(bǔ)點(diǎn)站的簡(jiǎn)易化自動(dòng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型解決方案，可大大減少基層運(yùn)維壓力，同時(shí)也為廣大偏遠(yuǎn)山區(qū)受眾提供了均等化、穩(wěn)定的地面廣播電視公共覆蓋服務(wù)。