广播发射台变电站自动化的设计与应用

宋晓红

（国家新闻出版广电总局二〇二四台，黑龙江 佳木斯 154025）



广播发射台变电站自动化的设计与应用

宋晓红

（国家新闻出版广电总局二〇二四台，黑龙江 佳木斯 154025）

摘 要：随着变电站自动化技术的发展，为电力设备配备完备的保护和监控功能装置，实现自动监控功能和智能化管理已经成为一种趋势。广播发射台对电力设备的稳定运行的要求很高，建设一套性能稳定可靠的自动化系统至关重要。

关键词：变电站；自动化；广播发射台

中短波广播发射台变电站自动化是将变电站和配电室的二次设备利用现代信息化技术和自动控制技术，结合工作实际进行整体规划和设计，进而实现变电站自动运行监控的一种综合控制系统。该系统可以实时采集电力设备运行的数据和信息，通过计算机进行数据运算处理和逻辑关系判断，监控变电站各种电力设备的运行情况。它的运用不仅可取代常规测量系统（如变送器、指针式仪表等）、常规告警装置（如中央信号系统、光字牌等）和电磁式、机械式防误闭锁设备以及常规的操作机构，同时可以有效监控巡视盲点或盲区，提升电力设备运行的稳定性和可靠性，为实现“有人留守，无人值班”的变电站运行模式奠定坚实的技术基础，也有助于提升发射台智能化和信息化建设水平。

1　基本设计原则

按“有人留守，无人值班”的运行模式进行综合设计，具备数据采集与监控功能，能按照运行维护要求对变电站的电力设备的运行参数或数据进行监测、显示、生成报表以及数据通信和上传，利用自动化技术实现控制、测量、保护以及远动等功能；用户通过切换远程和本地选择开关就可以实现本地控制（本地单元控制）和远方控制（控制室或调度室）；用户可以利用微机实现模拟操作，经过系统进行逻辑判断和分析，确认操作流程无误之后方可执行控制命令，操作模式具备本地和远程操作相互闭锁的保护功能；测量和保护的交流电流回路分开，所有保护动作信息自动上传；就地监控主站和上级调度主站都可以通过标准的串行接口，利用PC端的专用维护软件对站内的电力设备进行维护或升级；综保装置具有自检功能，当设备元件损坏或故障时，该装置的所有输出控制都会被闭锁，可以有效避免误动作，并发送故障告警信号；当电力自动化设备从失电状态恢复到正常供电时，设备可以自动进行启动，通过上级主站发送重启命令 ，用户也可以通过设备的复位键进行人工重启或复位操作。

2　系统技术结构

2.1 采用分层分布式设计

应用计算机网络通信和控制技术，基于系统化设计的思想，监控、保护、通讯及管理进行整体设计，真正实现变电站的综合自动化，它主要由两层组成：

（1）间隔层：分布式保护、测控及自动控制装置。电力开关柜或相关设备的综合保护装置可以直接镶嵌安装在设备上，也可以通过专用机柜进行组屏安装。各综合保护装置采用独立模块化设计，可以通过搭建的通信网络进行数据的交互，任何子单元的故障均不会导致系统级故障或瘫痪，使用便捷、便于扩展、安全可靠。采用上述装置可以有效减少设备的数量，使电缆布线工作量大大降低，同时，有效节约了资金。

（2）变电站层：监控与管理系统。电力监控平台可以对采集的数据进行实时的处理和分析，同时按照设定参数进行数据库存储。通过平台的人机交互界面，用户可以查看系统一次主接线图、系统二次设备配置图、各种报表、棒形图以及曲线图，并能进行打印各种日、月报表以及打印各种故障信息。

2.2 装置整体特点

选用工业级的可编程逻辑器件提升系统的稳定性和可靠性。设备电气隔离和电磁屏蔽严格按照国际和国内相关标准设计，有效提升了硬件设备的抗干扰能力和运行的可靠性，其安装调试也非常简易。系统选用高精度的模数转换芯片，进行逐点比较的方式，可以有效避免V/F变换方法中基准电压偏离引起的精度降低。各种数据监控设备采用模块化结构，用户可以根据需求进行灵活配置。各保护装置功能相对独立，不会因为网络故障引发自身的故障，即使通信网络故障或瘫痪，各间隔装置仍旧能够保障核心功能不间断的执行。装置安装有液晶显示屏，设计有汉化操作界面，人机交互友好，操作简易，可以完美兼容变电站电力自动化系统。

3　系统的基本功能

3.1 信息采集和处理

该系统可以实时的采集变电站电力设备运行过程中的各种信号，主要包括：模拟量、开关量和脉冲量等，采集的全部数据或信息经过滤波电路进行处理。若检测出设备故障，则对应的状态变位信号和模拟量参数就会实时刷新，同时数据库中的数据也会进行更新，为电力综保装置和运行监控系统提供数据参考。

3.2 微机综合保护

电力综保装置主要包括：线路保护、切换装置保护、母连保护和变压器保护等。

3.3 事件顺序记录

事件顺序记录功能主要是把实现继电保护、自动装置的动作和断路器等装置的动作或操作按照顺序记录下来。

3.4 控制操纵

各开关柜和设备即可在本地执行操作，也可以使用微机后台进行运程操作控制。控制过程中，系统会自动进行逻辑分析，错误的操作会及时进行警告和提醒。

3.5 事故报警

在系统发生事故或运行设备发生异常时，就会有声光综合告警，同时监控平台会弹出告警信息，相应故障设备图形会出现闪烁，告知事故的属性和异常参数值。

3.6 统计分析与制表打印

系统可以根据用户的需求对电流、电压、功率和电能量进行抄表和统计，可以定时自动或召唤制表打印各种事故、测量和计量报表，亦可打印分时报表、日报表、月报表、年报表和班报表等。

3.7 显示功能

系统能够实时刷新全台电力系统总图，主要包括：负荷曲线、电流柱状图、电压柱状图等各种曲线；各种测量数据和表格；断路器和隔离开关的状态；优先显示各种事故信息（时间、设备类型以及故障性质等）。

3.8 系统自动诊断

系统的设备单元和监控系统具有在线自我诊断功能，若检测出故障，可以显示相关信息并发出报警；保护单元检测出故障时会自动闭锁保护，同时发出报警；上下级设备单元之间可以进行通信交互。

3.9 数据库功能

实时数据库：系统数据库可以保存从设备上采集的实时数据，其实时数值会根据系统扫描周期进行刷新。在实时数据库中会保存遥信量、遥测量、计算量以及脉冲量计量等。所有的数据或信息均可进行查询、修改和删除功能；各种操作均可在线进行，不会影响系统的正常运行，所有遥信和遥测量均可进行屏蔽或启用，一旦进行屏蔽设定，则系统就不再接收其实时数据。

历史数据库：利用数据库保存在系统主机中，且数据具有一致性。主要包括：遥测量曲线数据、整定值、统计量以及事件顺序记录等。

4　系统基本结构

系统硬件主要包括：网络设备、服务器、监控主机、控制模块、终端电路、电源系统、模拟屏以及系统总线系统等。其中，网络设备、服务器、监控主机为客户方设施。监控主机从网络或服务器数据库中读取电压、电流等数据，发送给模拟屏终端电路，终端电路负责控制LED数码显示，如图1所示。

终端电路由功率驱动板和单片机显示电路组成，驱动板为每一只单片显示模块复制来自监控主机的RS-232串行信号，如图2所示。

现场数据采集使用485总线方式与现场PLC、电能测控仪和模块连接，并发送到现场监控机上；现场监控机可对该现场设备进行测量和控制；每台现场监控机通过局域网将数据传送到调度控制中心服务器上；调度控制中心可进行所有设备数据的监控和统计；调度控制中心将数据发送到模拟屏上显示；调度控制中心将数据发送到以太网上，管理机组通过IE浏览器访问整个系统画面。

5　结语

随着中短波广播发射台信息化和自动化技术的发展，对台站供电系统的可靠性、安全性和智能化的需求不断提高，为发射台变电站实现“有人留守、无人值班”的模式奠定了基础。同时，电力系统自动化和信息化水平的提升，也可以促进电力设备的安全稳定运行，推动电力设备或设施管理的现代化。综上所述，为了提升中短波广播发射台电力设备的稳定运行，充分利用新技术和新设备，实现运行维护方式的转变，确保发射台供电的安全性和可靠性，进行变电站自动化监控系统的建设或改造是十分必要的。

图1　系统组成

图2　系统电控部分

The Design and Application of Substation Automation at Radio Station

Song Xiaohong
（State Administration of Press and Publication，Radio，Film and Television，Jiamusi 154025，China）

Abstract:With the development of substation automation technology，it has become a trend that the power equipment is equipped with complete protection device and monitoring function to realize automatic monitoring and intelligent management. The broadcast transmitting station is very strict with the stable operation of the power equipment，therefore，building a stable and reliable automation system is crucial.

Key words:substation；automation；radio station

作者简介：宋晓红（1983-）女，湖南醴陵，本科，工程师；研究方向：广播发送技术。