廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理

成武縣融媒體中心：朱茂良

諧波是電子信號傳播過程中比較常見的波束類型，其產(chǎn)生原因比較隨機(jī)，波形的變化規(guī)律也比較隨機(jī)，因此諧波治理工作任重道遠(yuǎn)，需要對設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和電磁場變化規(guī)律進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析，很多廣播電視設(shè)備和音視頻制作設(shè)備對運(yùn)行環(huán)境比較敏感，電磁波和電路的相互作用效果比較顯著，因此廣電企業(yè)的設(shè)備管理部門需要對諧波信號進(jìn)行集中處理，避免損壞電子設(shè)備。

1.廣播電視工程中諧波產(chǎn)生的主要原因

1.1 電子設(shè)備內(nèi)部故障

在廣播電視工程相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，諧波現(xiàn)象比較普遍，但是諧波的產(chǎn)生條件相對比較復(fù)雜，與較多電子系統(tǒng)設(shè)備和零部件內(nèi)部故障問題有關(guān)，很多設(shè)備內(nèi)部故障問題都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)諧波信號，多媒體音視頻的播放質(zhì)量會(huì)大打折扣。很多通信類和電氣控制類儀器設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)比較特殊，諧波信號源的消除效果并不顯著，對周邊電磁場環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。部分電子設(shè)備內(nèi)部機(jī)械和電氣系統(tǒng)回路比較復(fù)雜，內(nèi)部故障問題的產(chǎn)生原因也比較復(fù)雜，因此諧波信號的波形變化趨勢并不穩(wěn)定。此外，部分電子設(shè)備的內(nèi)部故障問題還與超負(fù)載現(xiàn)象有關(guān)，很多諧波信號的持續(xù)時(shí)間比較短，在恢復(fù)到平穩(wěn)波形之后，容易產(chǎn)生較多音視頻噪聲問題。不同功能的電子系統(tǒng)設(shè)備，其內(nèi)部故障問題與電磁信號、電壓電流以及空氣環(huán)境污染源有關(guān)，所產(chǎn)生的諧波信號也非常隨機(jī)。

1.2 電磁效應(yīng)

電磁效應(yīng)主要來源于不同儀器設(shè)備的內(nèi)部磁場和電子電路，很多隨機(jī)諧波信號的產(chǎn)生原因與電磁場有關(guān)，部分廣播電視系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并不穩(wěn)定，所產(chǎn)生的諧波信號波形很容易出現(xiàn)突變節(jié)點(diǎn)，對數(shù)據(jù)信號的通信傳輸過程產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。很多廣電單位中的音視頻制作設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)并不穩(wěn)定，對信號數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)測措施并不完善，電路開關(guān)電源的設(shè)置位置也并不合理，無形的電磁場會(huì)對信號數(shù)據(jù)傳輸過程產(chǎn)生較多干擾，諧波信號和波形的變化范圍也比較大。很多廣電系統(tǒng)設(shè)備間中普遍存在較多電磁信號，電磁效應(yīng)所產(chǎn)生的諧波信號不容小覷，諧波信號的隨機(jī)產(chǎn)生次數(shù)相對比較多，對設(shè)備間中的電力系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生了負(fù)面影響。電磁效應(yīng)與較多電子信號設(shè)備的功放設(shè)置參數(shù)直接關(guān)聯(lián)，電氣系統(tǒng)設(shè)備和電子信號之間的電磁作用過程也并不完全穩(wěn)定，共振諧波信號的產(chǎn)生頻率也會(huì)越來越高。

1.3 電波負(fù)荷

諧波的產(chǎn)生條件還包括電波負(fù)荷問題，部分電波負(fù)荷較重，其所包含的數(shù)據(jù)量相對較大，導(dǎo)致不同數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)混亂。很多廣電企業(yè)的設(shè)備間以及產(chǎn)品制作間中普遍集中了較多電子設(shè)備，其電波負(fù)荷量也比較多，電路開關(guān)和電源的存放位置也并不顯著，電氣調(diào)節(jié)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行功率也相對較大，因此諧波信號的實(shí)際產(chǎn)生次數(shù)也有所增加。很多廣播電視信號接收、功率放大以及信號發(fā)送設(shè)備，其電波負(fù)荷量相對比較高，設(shè)備內(nèi)部電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也并不完善，部分功能參數(shù)指標(biāo)的變化趨勢也并不顯著，因此諧波信號還會(huì)間接反映出電氣電子設(shè)備內(nèi)部故障問題所導(dǎo)致的異常運(yùn)行數(shù)據(jù)。很多廣電系統(tǒng)設(shè)備的內(nèi)部電路系統(tǒng)并不安全穩(wěn)定，因此信號數(shù)據(jù)量普遍存在突變節(jié)點(diǎn)，不利于提升電子設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)信號的穩(wěn)定傳輸質(zhì)量和通信效率。電波負(fù)荷量超出設(shè)備可承受范圍，是產(chǎn)生諧波信號的主要原因之一，并且與設(shè)備內(nèi)部電氣系統(tǒng)線路的功能耦合性有關(guān)，部分諧波信號的產(chǎn)生過程非常隨機(jī)。

2.廣播電視諧波產(chǎn)生的危害

2.1 對電力系統(tǒng)設(shè)備的危害

在廣播電視工程相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，諧波信號對電力系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，很多廣電企業(yè)的設(shè)備間普遍存在比較混亂的設(shè)備存放狀態(tài)，因此電磁環(huán)境也并不完全穩(wěn)定，電力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行功率也會(huì)顯著降低，諧波信號與電磁電容介質(zhì)之間會(huì)相互作用，電力安全事故和設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大幅度提升。廣播電視諧波信號主要集中在電力通信線路之中，還會(huì)對射頻信號接收裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，但是大部分諧波信號具備一定隨機(jī)性和混亂性特征，對電力系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生的危害和內(nèi)部故障問題不容小覷。很多電氣和電力系統(tǒng)設(shè)備的有功功率會(huì)顯著降低，電容補(bǔ)償要求也會(huì)越來越高，諧振電路和諧振電流電壓并不穩(wěn)定，電力系統(tǒng)中的變頻器設(shè)備也損失較多原有使用功能和性能。廣播電視媒體設(shè)備和電力系統(tǒng)設(shè)備之間的協(xié)作效用并不顯著，還會(huì)被隨機(jī)的諧波信號和波束影響，電力安全事故問題和設(shè)備故障問題亟待解決。電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行操作環(huán)境比較特殊，對電磁效應(yīng)以及諧波信號的反應(yīng)速度都比較快，但是廣電企業(yè)普遍缺乏專業(yè)的諧波治理措施和無功補(bǔ)償技術(shù)資源，因此會(huì)造成較多資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 降低設(shè)備功率

在廣播電視工程的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，電氣系統(tǒng)設(shè)備和變壓器設(shè)備的運(yùn)行功率非常關(guān)鍵，也能夠直接影響到變頻器裝置的實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量。但是隨機(jī)的諧波信號會(huì)顯著降低設(shè)備的運(yùn)行功率，諧波信號會(huì)在變壓器繞組中形成環(huán)流，所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)不容小覷，電容量和溫度都會(huì)出現(xiàn)顯著變化。很多電氣和電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境需要在合理的范圍之內(nèi)，若電力線路中存在較多隨機(jī)諧波，還會(huì)對三相電壓和電流的穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生負(fù)面影響。很多電氣設(shè)備的運(yùn)行功率與額定功率之間的差異非常顯著，與電力通信線路中諧波信號比例偏高有關(guān)，變電器以及變壓器設(shè)備對局部溫度變化比較敏感，很多廣播電視信號數(shù)據(jù)信息的整體通信傳輸質(zhì)量也會(huì)隨之降低。降低設(shè)備運(yùn)行功率的諧波信號，其熱損失現(xiàn)象更加顯著，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也并不安全穩(wěn)定，在重啟設(shè)備的過程中，還容易產(chǎn)生較多系統(tǒng)內(nèi)部故障問題和電火花現(xiàn)象。諧波信號的隨機(jī)性特征，與較多電氣系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行功率直接相關(guān)，部分電感電容元件以及濾波器裝置的運(yùn)行工況信息、通信數(shù)據(jù)采集精度普遍降低，還容易產(chǎn)生較多電力系統(tǒng)安全事故等。

2.3 影響電力電容器

很多諧波信號的產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，其隨機(jī)性和雜亂性特征非常顯著，因此會(huì)對電力系統(tǒng)中的電容器設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響，高壓環(huán)境下的電力通信線路并不安全穩(wěn)定，三相電壓和電流狀態(tài)也并不穩(wěn)定，局部溫度則會(huì)快速升高。很多電容器設(shè)備的運(yùn)行操作環(huán)境比較復(fù)雜，對元件溫度和連接處比較敏感，因此電力系統(tǒng)的電容器內(nèi)部元件更換頻次也顯著增加。諧波信號所帶來的負(fù)面影響，不僅會(huì)對電力系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生較為突發(fā)的干擾，所產(chǎn)生的電磁場效應(yīng)和突變環(huán)境影響因素，對電容器設(shè)備的安全性非常不利。相關(guān)電氣設(shè)備在產(chǎn)生諧波之后，不僅僅會(huì)對廣播電視中的相關(guān)電力設(shè)備產(chǎn)生損害，還會(huì)使電容器的功能系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p壞。很多電力系統(tǒng)中的電容器設(shè)備，其功能和性能指標(biāo)參數(shù)并不穩(wěn)定，也嚴(yán)重缺失運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)體系，對運(yùn)行操作環(huán)境中的工作人員也會(huì)帶來更多安全風(fēng)險(xiǎn)問題。能夠影響到電力系統(tǒng)電容器設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)的諧波信號，其波形的隨機(jī)變化區(qū)間并不具備統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，在環(huán)境條件比較復(fù)雜的情況下易于產(chǎn)生，很多電磁波信號的數(shù)據(jù)通信傳輸質(zhì)量也會(huì)大打折扣。

3.廣播電視工程中的無功補(bǔ)償技術(shù)措施

3.1 無源濾波器

在廣播電視工程的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，無功補(bǔ)償技術(shù)措施非常普遍，也能夠及時(shí)應(yīng)對不同原因產(chǎn)生的諧波信號問題，其中無源和有源濾波器設(shè)備的應(yīng)用效果都比較突出，無功補(bǔ)償和諧波治理措施的針對性也比較突出。無源濾波器設(shè)備主要分布在交流電網(wǎng)與諧波源之間，對并聯(lián)電路的阻抗形式進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。在實(shí)際部署和應(yīng)用無源濾波器設(shè)備的過程中，需要進(jìn)一步突出LC內(nèi)部的基波頻率是否與諧波頻率基本一致，并及時(shí)調(diào)整功率因數(shù)指標(biāo)。原有交流電網(wǎng)普遍選用UPS組件和變頻器的組合形式，但是串并聯(lián)電路中的諧波信號并未被快速補(bǔ)償，電力數(shù)據(jù)通信傳輸質(zhì)量也會(huì)顯著降低。選用更加科學(xué)合理的無功補(bǔ)償以及諧波治理措施，需要最大限度降低電路中的資源損耗比例，還需要客觀考量各項(xiàng)用電設(shè)備的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)源是否存在異常突變區(qū)間節(jié)點(diǎn)。在應(yīng)用無源濾波器設(shè)備之后，需要對電抗系數(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，確保交流電網(wǎng)與負(fù)載諧波源之間的電子數(shù)據(jù)通信傳輸狀態(tài)更加安全穩(wěn)定。

3.2 有源濾波器

與無源濾波器裝置相比，有源濾波器的應(yīng)用過程能夠反饋給交流電網(wǎng)大部分資源補(bǔ)償，還能夠保障低壓配電系統(tǒng)設(shè)備處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行工況條件下。但是有源濾波器設(shè)備的應(yīng)用條件較為復(fù)雜，需要物理隔離諧波信號和波束，在TCR+FC的基礎(chǔ)之上增設(shè)有源濾波器裝置，并對電路中的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測分析。借助于高功放的有源濾波器裝置，諧波信號能夠被物理隔離，線路故障問題的產(chǎn)生次數(shù)也會(huì)隨之降低，負(fù)載端產(chǎn)生的諧波電流逐步轉(zhuǎn)換成基波電流，設(shè)備功放效率也會(huì)有所提升。有源濾波器設(shè)備能夠快速識(shí)別諧波信號，并及時(shí)補(bǔ)償?shù)浇涣麟娏€路之中，從而形成非諧振電流曲線。很多低壓配電網(wǎng)中的有源濾波器裝置，其實(shí)際運(yùn)行工況數(shù)據(jù)的變化過程也比較隨機(jī)，但是能夠在最短時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行有功補(bǔ)償操作。與無源濾波器設(shè)備相比，有源濾波器的補(bǔ)償效果更加突出，但是也會(huì)潛在增加交流配電網(wǎng)的運(yùn)行負(fù)載量。

3.3 無功補(bǔ)償

相比于有功補(bǔ)償技術(shù)，無功補(bǔ)償技術(shù)措施的應(yīng)用流程更加簡單，但是需要針對不同規(guī)模的廣電系統(tǒng)設(shè)備、電力系統(tǒng)設(shè)備和電氣設(shè)備進(jìn)行諧波信號識(shí)別和處理，確保廣電系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的安全性和穩(wěn)定性即可。但是無功補(bǔ)償技術(shù)措施的缺點(diǎn)也非常明顯，例如能耗量突增等現(xiàn)象。這就需要結(jié)合數(shù)字廣播電視設(shè)備的實(shí)際功放效率指標(biāo)選定補(bǔ)償方式，還需要將諧波信號處理之后的基帶頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測和統(tǒng)計(jì)分析，才能夠呈現(xiàn)更加安全穩(wěn)定以及節(jié)能降耗的諧波治理模式。在眾多廣播電視工程的后期建設(shè)階段內(nèi)，無功補(bǔ)償技術(shù)措施的應(yīng)用效果也更加突出，很多電網(wǎng)負(fù)載設(shè)備的諧波產(chǎn)生次數(shù)會(huì)被顯著降低，但是需要結(jié)合無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，盡量整合諧波信號，將可拓展的電子數(shù)據(jù)信號通量進(jìn)行定向監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測分析，嚴(yán)格設(shè)定諧波信號的后處理和質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)即可。

4.優(yōu)化無功補(bǔ)償和諧波治理的相關(guān)對策

4.1 構(gòu)建全面的規(guī)則體系

對于廣播電視工程相關(guān)聯(lián)的企業(yè)單位而言，構(gòu)建更加全面的規(guī)則體系是非常關(guān)鍵的，但是其實(shí)施難度也比較高，很多無功補(bǔ)償技術(shù)資源和綜合諧波治理措施都會(huì)耗費(fèi)較多時(shí)間成本和人力物力，無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波治理措施的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量非常關(guān)鍵。構(gòu)建全面的規(guī)則治理體系，需要充分體現(xiàn)諧波治理目標(biāo)和無功補(bǔ)償技術(shù)措施之間的相關(guān)性，并對各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)學(xué)特征和信號數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。對設(shè)備間和節(jié)目制作間中的儀器設(shè)備類型進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，將交流電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信鏈路進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范化處理，確保無功補(bǔ)償技術(shù)資源和綜合諧波治理措施應(yīng)用質(zhì)量的穩(wěn)定性。構(gòu)建全面的治理規(guī)則體系，需要從設(shè)備質(zhì)量、數(shù)字信號處理等相關(guān)治理環(huán)節(jié)入手，并對比分析廣播電視工程的實(shí)際建設(shè)需求與最終建設(shè)成果是否存在較大差異。構(gòu)建全面的治理規(guī)則體系，需要及時(shí)引入科學(xué)合理的可行性論證分析方案和技術(shù)應(yīng)用方案，并慎重選擇諧波治理手段和運(yùn)維管理措施。

4.2 運(yùn)用信息化手段豐富治理方式

在眾多廣播電視工程項(xiàng)目中，相關(guān)部門和專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)需要合理運(yùn)用信息化手段，進(jìn)一步豐富儀器設(shè)備的諧波治理方式，并對無功補(bǔ)償技術(shù)資源的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行后評價(jià)，確保各類廣電系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況數(shù)據(jù)采集結(jié)果的精準(zhǔn)度和安全穩(wěn)定性。廣電企業(yè)都需要在原有業(yè)務(wù)資源的基礎(chǔ)之上，與多媒體、融媒體平臺(tái)進(jìn)行有效對接，因此需要集中開展信息化建設(shè)與改革工作，并對諧波源即負(fù)載端設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定，確保廣電節(jié)目制作環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵儀器設(shè)備和電力系統(tǒng)裝置不會(huì)被大量諧波信號所干擾。在運(yùn)用信息化手段豐富諧波治理方式的過程中，相關(guān)部門以及專業(yè)機(jī)構(gòu)需要及時(shí)開展信息共享和數(shù)據(jù)交換等基礎(chǔ)工作，及時(shí)消除信息孤島以及信息資源不對稱等問題。部分廣電企業(yè)還充分運(yùn)用了信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)，對比分析不同諧波源和負(fù)載端設(shè)備的信號收發(fā)狀況，并對有功補(bǔ)償方式以及無功補(bǔ)償技術(shù)資源的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量和運(yùn)行效率進(jìn)行客觀評估。

4.3 提高專業(yè)人員的綜合素養(yǎng)

在廣播電視工程相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)工作不容小覷，這會(huì)直接關(guān)系到無功補(bǔ)償技術(shù)資源以及諧波治理措施的實(shí)際應(yīng)用成效。部分有功補(bǔ)償技術(shù)和無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用流程相對比較復(fù)雜，人工操作環(huán)節(jié)也容易出現(xiàn)補(bǔ)償數(shù)值誤差等問題，因此提升相關(guān)專業(yè)人員的綜合素養(yǎng)能力水平迫在眉睫。部分專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在給出諧波治理解決方案的過程中，其偏重點(diǎn)主要集中在無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)備層面上，對眾多諧波信號的產(chǎn)生原因進(jìn)行針對性探究，后期運(yùn)維管理成本比較高。提高相關(guān)專業(yè)人員的綜合素養(yǎng)能力水平，可以充分借助于先進(jìn)的信息化教學(xué)管理平臺(tái)和遠(yuǎn)程教學(xué)手段，定期更新無功補(bǔ)償以及無源有源濾波器裝置，將硬件設(shè)施和軟件資源進(jìn)行科學(xué)配置，逐步提升專業(yè)人才的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和崗位責(zé)任意識(shí)。

4.4 構(gòu)建數(shù)據(jù)通信質(zhì)量監(jiān)測機(jī)制

在眾多廣播電視工程項(xiàng)目中，諧波信號的綜合治理成效非常關(guān)鍵，因此相關(guān)部門以及企業(yè)單位需要及時(shí)構(gòu)建數(shù)據(jù)通信質(zhì)量監(jiān)測機(jī)制，并引進(jìn)專業(yè)的運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)，及時(shí)處理運(yùn)行狀態(tài)異常的廣電制作類儀器設(shè)備，并依據(jù)節(jié)能降耗的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，對比分析不同數(shù)據(jù)通信鏈路中的諧波信號產(chǎn)生概率，以及關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)等內(nèi)容。構(gòu)建廣電設(shè)備層面上的數(shù)據(jù)通信質(zhì)量監(jiān)測機(jī)制，需要將諧波信號的產(chǎn)生次數(shù)控制在安全的閾值范圍之內(nèi)，避免影響到交流電網(wǎng)和諧波源負(fù)載終端設(shè)備的整體運(yùn)行狀態(tài)安全性和穩(wěn)定性。除此之外，構(gòu)建數(shù)據(jù)通信質(zhì)量監(jiān)測機(jī)制，也能夠協(xié)助相關(guān)技術(shù)人員提升電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)通信效率，避免出現(xiàn)較多外部干擾因素和電磁影響因素。

5.結(jié)束語

廣播電視工程中的諧波信號和異常波束資源，與較多系統(tǒng)儀器設(shè)備內(nèi)部故障和電磁場異常效應(yīng)等因素有關(guān)，相關(guān)人員需要及時(shí)采取無功補(bǔ)償技術(shù)措施和諧波治理措施，避免影響到局部通電線路電流和電壓數(shù)值的穩(wěn)定性和可控性。很多廣播電視設(shè)備中的電容器和功放系數(shù)都會(huì)被隨機(jī)諧波信號所影響。