淺析雙電源切換器的工作原理及安裝實例

李秋冬 邱 勇 范飛帥

一、引言

廣西廣播電視無線發(fā)射臺站運維支撐管理系統(tǒng)實現(xiàn)對無線發(fā)射臺站發(fā)射機等設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成發(fā)射機自動開機、關(guān)機和運行參數(shù)監(jiān)測等任務(wù)。運維支撐管理系統(tǒng)對“村村通”無線發(fā)射臺站發(fā)射機的控制和監(jiān)測，主要通過采集控制器和開關(guān)機控制器完成。采集控制器與開關(guān)機控制器連線示意圖如圖1所示。

圖1 采集控制器與開關(guān)機控制器連線示意圖

采集控制器通過控制開關(guān)機控制器來控制300W或100W調(diào)頻發(fā)射機電源通斷，從而控制調(diào)頻發(fā)射機的開機、關(guān)機。采集控制器通過采集開關(guān)機控制器的輸出斷開或閉合狀態(tài)，以此判斷調(diào)頻發(fā)射機處于開機還是關(guān)機狀態(tài)。通過采集發(fā)射機的入反射電壓值，判斷發(fā)射機的播出功率值。通過天線控制采集控制器，實現(xiàn)對同軸開關(guān)倒換控制和狀態(tài)取樣。

在運維支撐管理系統(tǒng)中，臺站主控電腦運行發(fā)射機的主控程序，通過向采集控制器發(fā)送命令來控制和監(jiān)測發(fā)射機的工作狀態(tài)。一旦主控電腦、通信鏈路、采集控制器或者開關(guān)機控制器任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將無法實現(xiàn)對發(fā)射機的有效控制。

為了提高調(diào)頻發(fā)射機的供電安全，保證調(diào)頻發(fā)射機的正常穩(wěn)定，不中斷播出，“村村通”無線發(fā)射臺站陸續(xù)引入了雙電源切換器，定義開關(guān)機控制器輸出電源作為雙電源切換器的主用電源，引用一路臺站配電柜輸出電源作為備用應(yīng)急電源。雙電源切換器可以實現(xiàn)主用電源和應(yīng)急電源的自動切換，將調(diào)頻發(fā)射機原有的單電源供電模式轉(zhuǎn)變成雙電源供電模式。這樣即使主用電源中斷，發(fā)射機也可以在很短的時間內(nèi)切換到應(yīng)急電源供電，避免了因供電原因帶來的發(fā)射機停播事故。

二、雙電源切換器的工作原理

如圖2所示，雙電源切換器主要由開關(guān)、接觸器、PLC和ATS等組成。PLC是一種具有微處理器的用于自動化控制的數(shù)字運算控制器，它由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入輸出接口、電源和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。雙電源切換器開機正常工作時，主備機首先使用的是主用電源，PLC實時檢測主用電源和天線到位情況。當(dāng)主機天線端口有220V電壓輸入時，則判斷天線在主機一側(cè)；備機天線端口有220V電壓輸入時，則判斷天線在備機一側(cè)。若PLC判斷出天線在主機一側(cè)，且檢測到主機主電不正常，同時時間處于設(shè)定的開機時間表內(nèi)，則PLC開始進(jìn)行延時倒計時。所設(shè)定的時間一到，PLC的延時輸出開關(guān)1就閉合，主機供電ATS倒換至主機應(yīng)急電源一側(cè)，雙電源切換器的主機供電輸出變成應(yīng)急電源輸出。當(dāng)主機主用電源恢復(fù)正常，或PLC判斷出天線不在主機一側(cè)，抑或時間不在設(shè)定的開機時間表內(nèi)，PLC的延時輸出開關(guān)1則斷開，ATS的應(yīng)急電源輸出斷開。同理，備機供電輸出原理亦如此。

圖2 雙電源切換器結(jié)構(gòu)示意圖

三、雙電源切換器的安裝

雙電源切換器的安裝示意圖如圖3所示，結(jié)合臺站實際情況，圖中的主機天線到位和備機天線到位各自通過220V繼電器與雙電源切換器的主天線端口和備天線端口相連?？紤]到開關(guān)控制器在供電方面的不足，開關(guān)控制器的主機電源輸出通過控制交流接觸器將主機主電送入雙電源切換器的主機主電端口，而備機主電端口則直接從開關(guān)機控制器的備機電源輸出端口取電。當(dāng)主機天線到位時，主機220V繼電器吸合，主天線接口有220V電壓輸入。同理，備機天線到位判斷亦如此。開關(guān)機控制器的主機電源輸出端口如有220V輸出，則交流接觸器觸點吸合，主機主電輸入到雙電源切換器的主機主電端口。在安裝調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天線打到備機一側(cè)，同時備機主電輸入顯示正常時，備機輸出ATS并未倒換到備機主電一側(cè)。仔細(xì)查找后發(fā)現(xiàn)備機主電輸入雖然顯示正常，但雙電源切換器的PLC只檢測備機主電電源線中的火線，而備機主電的火線實際上是開關(guān)機控制器備機電源輸出的零線。由于零線對地電壓幾乎為0，所以PLC判斷備機主電輸入不正常，PLC的延時輸出開關(guān)2不斷開，備機應(yīng)急電源不斷開，備機ATS輸出一直在應(yīng)急電源一側(cè)。將開關(guān)機控制器的備機電源輸出端口的火線和零線相調(diào)換后重新開啟雙電源切換器測試發(fā)現(xiàn)，備機ATS輸出立即倒換到備機主電一側(cè)，雙電源切換器恢復(fù)正常工作。

圖3 雙電源切換器安裝示意圖

四、總結(jié)

雙電源切換器以PLC為控制核心，通過PLC檢測天線到位情況、主電輸入是否正常，控制應(yīng)急電源的通斷，從而實現(xiàn)應(yīng)急電源到主用電源的自動切換。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性和抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。安裝調(diào)試設(shè)備時，不僅要熟悉設(shè)備的工作原理，還應(yīng)該了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和判斷邏輯，遇到問題時應(yīng)分模塊、分步驟進(jìn)行分析，從輸入端開始逐個模塊進(jìn)行測試排除故障。