廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

程佳賓

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局綜合保障中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

前言

隨著科技水平的不斷發(fā)展，廣播電視技術(shù)的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛。廣播電視穿透力強(qiáng)，受眾面廣，是人們獲取信息的重要渠道，同時(shí)也豐富了人們的精神文化生活。廣播電視臺(tái)作為廣播電視傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)，依托廣播電視發(fā)射臺(tái)站進(jìn)行傳輸，低壓配電系統(tǒng)是保證廣播電視發(fā)射安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)采用人工控制方式，存在控制效率低、操作速度慢、自動(dòng)化水平較弱等不足，無(wú)法滿(mǎn)足廣播電視發(fā)射臺(tái)站的需要。由此可見(jiàn)，廣播電視發(fā)射臺(tái)站低壓配電系統(tǒng)的好壞直接影響廣播電視傳輸發(fā)射的運(yùn)行。

1 廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)需要考慮諸多因素，如電力質(zhì)量、安全、效率和可靠性等。

1.1 考慮負(fù)載需求

了解廣播電視發(fā)射臺(tái)站的負(fù)載需求，并確定負(fù)載類(lèi)型和功率大小。在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，需要考慮峰值和持續(xù)負(fù)載，并確保系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足負(fù)載需求。

1.2 選擇適當(dāng)?shù)碾娫丛O(shè)備

根據(jù)負(fù)載需求選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩?、開(kāi)關(guān)電源、UPS 等電源設(shè)備，電源設(shè)備應(yīng)該在滿(mǎn)足負(fù)載需求的同時(shí)盡可能地提高電力效率和質(zhì)量［1］。

1.3 設(shè)計(jì)合理的配電線(xiàn)路

選擇適當(dāng)?shù)碾娎|、線(xiàn)路和開(kāi)關(guān)設(shè)備，在保證安全的前提下，盡可能地減小電流損失和電力噪聲干擾。

1.4 采用智能化控制系統(tǒng)

引入現(xiàn)代智能化技術(shù)，設(shè)計(jì)智能能源管理系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的精細(xì)管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，提高運(yùn)行效率和可靠性。

1.5 實(shí)施科學(xué)維護(hù)計(jì)劃

建立科學(xué)的配電設(shè)備巡檢及維護(hù)計(jì)劃，定期檢查配電設(shè)備的狀態(tài)和性能，確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2. 智能低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）需求分析。要明確系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和性能要求，確定每個(gè)設(shè)備的功率和數(shù)量。

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)需求，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次、模塊劃分和各模塊之間的接口關(guān)系，實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)先、穩(wěn)定實(shí)用、易擴(kuò)展等設(shè)計(jì)原則。

（3）硬件選型與設(shè)計(jì)。選擇符合需求的智能低壓配電系統(tǒng)硬件和組件。

（4）軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)包括實(shí)時(shí)控制、故障診斷和日志記錄等功能。系統(tǒng)應(yīng)具有智能化、人性化、易擴(kuò)展、易維護(hù)等軟件特性。

（5）系統(tǒng)部署和運(yùn)維。系統(tǒng)部署需要考慮各種情況，確定系統(tǒng)的部署方案和步驟，制定系統(tǒng)維護(hù)計(jì)劃和相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 模塊設(shè)計(jì)

（1）需求分析。針對(duì)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行需求分析，包括低壓配電系統(tǒng)的控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、故障診斷等方面。

（2）功能模塊劃分。進(jìn)行模塊劃分，如主控模塊、監(jiān)測(cè)模塊、保護(hù)模塊、通信模塊等等。

（3）模塊設(shè)計(jì)。進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，包括模塊的工作原理、信號(hào)輸入輸出、通信協(xié)議、實(shí)現(xiàn)算法等技術(shù)細(xì)節(jié)。

（4）模塊接口設(shè)計(jì)。各個(gè)功能模塊之間按照要求設(shè)計(jì)接口，并制定嚴(yán)格的通信規(guī)范和數(shù)據(jù)格式，確保模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確無(wú)誤、高效穩(wěn)定。

（5）需求變更。在實(shí)施過(guò)程中，如果出現(xiàn)新的需求或者變化，需要對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)是系統(tǒng)構(gòu)成的基本組成部分，模塊設(shè)計(jì)好壞將決定整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度。因此，基于現(xiàn)代電力控制技術(shù)，設(shè)計(jì)智能化的配電模塊，既能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集、故障診斷，又能通過(guò)意外保險(xiǎn)等機(jī)制確保系統(tǒng)安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行的一體化管理。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行控制

2.3.1 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)控制

（1）監(jiān)測(cè)傳感器的選擇。在低壓配電系統(tǒng)中，需要選擇不同的監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)電壓、電流、溫度、濕度和功率等參數(shù)。在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)充分考慮其可靠性、精度、反應(yīng)時(shí)間和成本等因素，并進(jìn)行系統(tǒng)性的測(cè)試和評(píng)估。

（2）監(jiān)測(cè)傳感器的布置。將傳感器分布在不同的位置，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，安裝在開(kāi)關(guān)電源上檢測(cè)電壓和電流數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇和配置。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，可以采用ZigBee 和LoRa等無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。將數(shù)據(jù)傳輸模塊分別組合在智能低壓配電系統(tǒng)的不同部件上，例如，配電柜、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，通過(guò)調(diào)試配置，確保正常工作，能夠在室內(nèi)和室外等復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測(cè)。

（4）建立人機(jī)界面。通過(guò)人機(jī)界面清楚顯示相關(guān)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。例如，報(bào)警信息可以通過(guò)終端人機(jī)界面查看遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成的各個(gè)部分設(shè)備的狀態(tài)是否正常，并以圖形和顏色對(duì)設(shè)備和狀態(tài)進(jìn)行顯示［2］。其中，常見(jiàn)的顏色可以設(shè)計(jì)為紅色開(kāi)啟、黃色故障、綠色關(guān)閉，以及灰色掉線(xiàn)4 種提示。并在人機(jī)界面設(shè)置底部欄報(bào)警顯示，報(bào)警信息包括：開(kāi)關(guān)量變位報(bào)警、模擬量越限報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警等。綜合監(jiān)控報(bào)警根據(jù)重要性不同分為緊急、普通、警告三級(jí)。不同等級(jí)的報(bào)警具有不同的展現(xiàn)方式，以顏色、閃爍、聲音等方式加以區(qū)別。

（5）智能化預(yù)處理。引入智能化處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，以識(shí)別異常情況并報(bào)警?？梢允褂蒙疃葘W(xué)習(xí)和模式識(shí)別等技術(shù)，針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)建立模型。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，智能控制器會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并采取相應(yīng)的措施，例如，關(guān)閉電路或更換電器設(shè)備，并向用戶(hù)終端發(fā)送警報(bào)信息，提醒操作人員及時(shí)采取措施。

2.3.2 故障診斷

（1）物理檢測(cè)。通過(guò)目視檢查和手動(dòng)操作檢測(cè)電器設(shè)備的異常情況。同時(shí)，使用專(zhuān)業(yè)測(cè)試儀器檢測(cè)電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，例如，使用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀檢測(cè)發(fā)熱情況或使用磁力計(jì)檢測(cè)電器設(shè)備的磁場(chǎng)變化等，這樣就能為智能化提供參考。

（2）數(shù)據(jù)分析。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和分析，以識(shí)別潛在問(wèn)題并進(jìn)行預(yù)測(cè)故障。配電系統(tǒng)需要收集和保存重要數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、功率等多種參數(shù)，并使用深度學(xué)習(xí)和模式識(shí)別等人工智能技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為優(yōu)化控制提供依據(jù)。

（3）故障模擬。為更好地排查故障，需要針對(duì)在特定的條件下運(yùn)行受影響的設(shè)備進(jìn)行故障模擬，并記錄現(xiàn)象，初步定位故障發(fā)生的原因。例如，通過(guò)拔掉某個(gè)電路連接來(lái)測(cè)試電路的健康狀況，根據(jù)故障模擬過(guò)程中的數(shù)據(jù)輸出尋找問(wèn)題，或者結(jié)合前文所述的數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行分析和診斷。在模擬建模中，基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況，采用K 近鄰算法、隨機(jī)森林等機(jī)器學(xué)習(xí)方法，建立預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警、維護(hù)管理、設(shè)備評(píng)價(jià)等功能，這樣就可以實(shí)現(xiàn)智能診斷。

2.3.3 遠(yuǎn)程控制與管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)通信方式，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理控制手段，利用數(shù)據(jù)傳輸加密等技術(shù)保障信息安全。

（1）設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制模塊。在廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)中添加遠(yuǎn)程控制模塊，可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)APP等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢(xún)。

（2）引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，將廣播電視發(fā)射臺(tái)站智能低壓配電系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信。

（3）設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)中心建立遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中提供遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)接口，通過(guò)設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)接口和數(shù)據(jù)處理接口的聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、監(jiān)控和管理。

（4）設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程升級(jí)模塊。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性，在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程升級(jí)模塊。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)安全漏洞、故障或需要升級(jí)時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)該模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

結(jié)論

將智能低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用于廣播電視發(fā)射臺(tái)站，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)的全面管理和監(jiān)控，從而提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和操作精度，減少對(duì)人力資源的需求，提升工作效率。該系統(tǒng)基于現(xiàn)代電力控制技術(shù)和通信技術(shù)，具有高度智能化、高效穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)采集、遙控等功能。