泰山轉(zhuǎn)播臺中波雙電源自動切換系統(tǒng)設(shè)計與實施

山東省廣播電視局泰山轉(zhuǎn)播臺 劉海隆

1 中波雙電源自動切換系統(tǒng)設(shè)計與實施背景

泰山轉(zhuǎn)播臺為中波機房提供了兩路外電和一路發(fā)電機共三路電力供應(yīng)。當外電發(fā)生故障時，外電切換、發(fā)電機啟停需手動，特別是切換發(fā)電機供電和恢復(fù)外電供電時，需要到發(fā)電機房啟停發(fā)電機，再進行手動切換，這不僅延長了因外電故障導(dǎo)致的停播時長，操作人員的人身安全也存在隱患。為此，我們設(shè)計并安裝了雙電源自動切換系統(tǒng)，當外電發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠根據(jù)外部供電優(yōu)先級情況，自動切換外電或啟停發(fā)電機，保證播出設(shè)備正常供電，確保中波廣播安全播出。

2 中波雙電源自動切換系統(tǒng)的組成

中波雙電源自動切換系統(tǒng)由ATS1（ATS全稱為自動轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備）、ATS2和通風(fēng)系統(tǒng)組成。ATS1為兩路外電自動切換開關(guān)，ATS2為外電與發(fā)電機供電的自動切換開關(guān)。通風(fēng)系統(tǒng)由開窗器、電機正反轉(zhuǎn)控制模塊等組成，與雙電源自動切換系統(tǒng)聯(lián)動，在發(fā)電機啟動后自動啟動。雙電源自動切換系統(tǒng)組成詳見圖1，自動通風(fēng)系統(tǒng)組成詳見圖2。

圖1 雙電源自動切換系統(tǒng)圖

3 雙電源自動切換系統(tǒng)工作原理

雙電源自動切換系統(tǒng)主要是利用ATS的特性自動切換外電。ATS是一種可在主用電源和備用電源之間進行自動轉(zhuǎn)換的開關(guān)，由一個或多個轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他的檢測電路組成。其中，檢測電路用來檢測供電電路各項參數(shù)是否正常，當常用電源出現(xiàn)故障時，通過雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，自動將負載轉(zhuǎn)換到備用電源上，使用電設(shè)備能正常運行。ATS是一種自動的、安全可靠的電氣設(shè)備，特別適用于郵電通訊、銀行、醫(yī)院、消防賓館、高層建筑、電視臺等對用電要求高，需不間斷供電的部門。

雙電源自動切換系統(tǒng)工作原理分三個狀態(tài)：正常工作狀態(tài)、主用電源故障狀態(tài)、備用電源故障狀態(tài)。下面按這三個狀態(tài)簡單說明其工作原理。

正常工作狀態(tài)：在此狀態(tài)時，主用電源正常、備用電源處于熱備用狀態(tài)，轉(zhuǎn)換功能鍵處在自動狀態(tài)，備用斷路器分、常用斷路器合，保護負載接通至主用電源回路。

主用電源故障狀態(tài)：在此狀態(tài)時，雙電源自動切換系統(tǒng)中檢測電路會對接入系統(tǒng)中的主備路電壓進行檢測，并對檢測結(jié)果進行判斷；當檢測到主用電源任意一相出現(xiàn)故障時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)由主用電源轉(zhuǎn)換到備用電源，保證負載供電正常，而當主用電源恢復(fù)供電正常后，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到主用電源供電。

備用電源故障狀態(tài)：系統(tǒng)工作中檢測到備用電源某一項出現(xiàn)故障時，報警器發(fā)出警報，提醒用戶備用電源出現(xiàn)故障，需盡快組織檢修，保證備用電源時刻處于熱備用狀態(tài)。

4 中波雙電源自動切換系統(tǒng)工作步驟

參照圖1，我臺中波機房兩路外電是傲峰線和泰迎線，分別接入ATS1的供電線輸入1端和2端；ATS1的切換輸出和發(fā)電機供電則分別接入ATS2的供電線輸入1端和2端，ATS2的切換輸出送至中波機房配電柜。下面我們分三種情況簡單介紹雙電源切換的工作原理。

4.1 當主用外電故障時

由圖1可知，傲峰線為兩路外電的主用電，泰迎線為備用電，當傲峰線停電時，ATS1按照設(shè)定的切換時間（2s）自動切換至泰迎線，保證中波機房發(fā)送設(shè)備的供電。當傲峰線恢復(fù)供電時，ATS1監(jiān)測到電壓、電流等參數(shù)正常，自動切換回傲峰線，恢復(fù)主用電供電。

4.2 當備用外電故障時

備用外電故障只會在ATS1上顯示備用電故障告警，不影響中波機房發(fā)送設(shè)備的供電，故障消除后，告警自動消失。

4.3 當兩路外電同時發(fā)生故障時

當兩路外電同時發(fā)生故障時，則ATS1切換輸出消失，ATS2檢測到ATS1切換輸出故障，則給發(fā)電機控制系統(tǒng)發(fā)送啟動指令，發(fā)電機將在5s內(nèi)自動啟動，30s內(nèi)達到正常運行狀態(tài)。待發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定后，ATS2自動切換至發(fā)電機供電，將此路供電輸送至中波機房配電柜，保證中波機房發(fā)送設(shè)備的正常供電。

當傲峰線和泰迎線任意一路外電恢復(fù)后，ATS2監(jiān)測到外電電壓、電流等參數(shù)正常后，延時5s動作，自動切換至外電供電，發(fā)電機則怠速運行2min后自動停機。

圖2 自動通風(fēng)系統(tǒng)圖

5 自動通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

為滿足發(fā)電機啟動時的排煙和通風(fēng)需求，我們對發(fā)電機房的窗戶進行了改造，將窗戶的開關(guān)與發(fā)電機的啟停聯(lián)動，實現(xiàn)自動開關(guān)。其工作原理如圖2所示。

參照圖2，發(fā)電機啟動后，繼電器J上電動作，其常開接點J-5、9閉合；同時，其常閉接點J-2、10斷開，電機正反轉(zhuǎn)控制模塊中正轉(zhuǎn)接點與公共端接通，電機正轉(zhuǎn)控制回路接通，電機正轉(zhuǎn)，帶動窗扇打開。窗扇打開到位后，開窗導(dǎo)軌上的限位器動作，開窗電機正轉(zhuǎn)控制回路斷開，電機停止轉(zhuǎn)動。

外電恢復(fù)，發(fā)電機關(guān)閉后，繼電器J釋放，其常開接點J-5、9斷開；同時，其常閉接點J-2、10閉合，電機正反轉(zhuǎn)控制模塊中反轉(zhuǎn)接點與公共端接通，電機反轉(zhuǎn)控制回路接通，電機反轉(zhuǎn)，窗扇關(guān)閉，窗扇關(guān)閉到位后，關(guān)閉限位器動作，反轉(zhuǎn)控制回路斷開，電機停止轉(zhuǎn)動。

6 雙電源自動切換系統(tǒng)的特點

（1）中波三路供電實現(xiàn)自動快速切換，減少停機時間。其中一路外電因故障停電時，會在2s內(nèi)自動切換到另一路正常外電。當兩路外電因故障造成停電時，發(fā)電機會在5s內(nèi)自動啟動為中波發(fā)送設(shè)備提供電力供應(yīng)，避免長時間停播事故的發(fā)生。

（2）通風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。本系統(tǒng)在柴油發(fā)電機啟停時，通風(fēng)系統(tǒng)會自動啟停，保證柴油機工作所需的氧氣量；同時，將柴油機工作產(chǎn)生的煙氣及時排出發(fā)電機房。

（3）供電切換效率高，安全可靠。本系統(tǒng)的設(shè)計與實施也減輕了值班員的工作壓力，避免了因手動倒電帶來的安全隱患。

7 雙電源自動切換系統(tǒng)的實施效果

我臺中波雙電源自動切換系統(tǒng)投入使用以來，運行穩(wěn)定、安全可靠，達到了預(yù)期效果，為我臺中波機房發(fā)送設(shè)備提供了電力保障，確保我臺中波廣播安全播出。