发射机高压电力自动化系统的实施
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）14-0201-03
1 概述
发射机的高压供电是保证发射机正常工作的基础，也是发射机电力故障处理中的一个重要环节。本部门现阶段在用的高压开关柜，均通过机械旋钮来控制高压柜的合、断，电压、电流等参数均以模拟表的指针形式呈现，且受老式关开关柜的技术限制，无法实现远程监控和自动化控制。高压开关柜前面板如图1所示。
高压电力自动化系统的投入，可实现Ⅰ 、Ⅱ两段高压供电中出现任何一路供电异常时，快速、安全的将用电设备导入另一路供电系统中。缩短手动操作过程中判断故障、导高压联络的操作时长，避免人为操作中意外的发生，缩短停播时间，实现电力系统的远程监控与操作，确保电力设备以及正常播音中的发射机安全。
2高压电力自动化系统的实施
2.1 系统的构成
高压电力自动化系统由数据采集端、人机交互单元以及指令执行单元三个部分组成。高压开关柜的模拟量采集通过CE-AJ32B-34BS3智能电量变送器以实现，开关量的采集通过CE-AK22-34MN智能开关量传感器以实现。人机接口单元提供人员的操作界面，控制指令通过可编程逻辑控制器（PLC）控制MY4N-J继电器的合、断，实现对高压开关柜的合、断操作。高压电力自动化系统框图如图2所示。
2.2 数据采集端
数据采集端需采集高压开关柜的电流、电压等基本模拟量数据，电压采样信号取自高压测量柜，供给所用CE-AJ32B-34BS3智能电量隔离变送器，电流采样信号取自相应的高压开关柜，输出数据包括：相电压Uab、Ucb，电流IA、IC的真有效值，频率F、正反向有功功率P、正反向无功功率Q，正反向功率因素COSΦ，正反向有功电量与正反向无功电量。变送器送出的信号送至电力自动化接口板，经模数转换后，将采集到的状态量送到可编程逻辑控制器。采用三相三线制（两表法）智能电量隔离变送器。CE-AJ32B-34BS3智能电量隔离变送器接线如图3所示。
CE-AK22-34MN开关量输入模块用于取样高压开关柜的合、断状态，工作位置、实验位置，速断及过流信号。支持RS485通信协议，实现与人机接口单元的通讯。
2.3 人机交互单元
在人机交互单元的操作界面上，可直观地观察高压开关柜的相电压Uab、Ucb，电流IA、IC的有效值，频率F、有功功率P、无功功率Q，功率因素COSΦ，有功电量与无功电量的实时参数，同时以图形化的方式显示高压开关柜的合、断状态，方便值班人员远程实时监控高压开关柜运行。界面中用方块来突出表示高压开关柜，当其处于不同的颜色时，表示高压开关柜的相应状态。红色表示高压开关柜处于“合”状态，绿色表示高压开关柜处于“断”状态，当显示黄色时，表示高压开关柜处于“非合非断”的非法状态。界面如图4所示。
在操作界面中，可以实现对高压开关柜的合、断以及高压导联络操作。同时，在异常供电或高压开关柜异态时，人机交互单元还具有告警功能，以声音和提示框的形式告知值班人员进行相应操作，且可保存故障发生前1分钟内的数据，帮助值班人员确定故障发生位置。人机交互单元在保存数据的同时，还可对保存数据进行分析，按照月份、季度、年度对高压开关柜的状态数据、异态数据进行统计。
2.4 指令执行单元
2.4.1 可编程逻辑控制器程序的编写
可编程逻辑控制器（PLC）是高压电力自投系统的主要逻辑判断和指令执行单元，当变送器上传的高压开关柜状态参数满足动作条件时，PLC下发动作指令到电力自动化接口板，控制高压开关柜内MY4N-J继电器的吸合与释放，从而控制高压开关柜的合、断。在对PLC程序的编写前，需要对高压开关柜的动作条件以及相关必要的保护动作拟定逻辑控制流程图，并论证逻辑控制流程图的正确性，确保高压开关柜的设备安全以及在用线路用电的安全。逻辑控制流程图如图5所示。
编写PLC程序时，按照逻辑控制流程的逻辑顺序编写梯形图语言，实现控制信号的逻辑控制。PLC控制程序如图6所示。
2.4.2高压开关柜合、断指令的执行
两个MY4N-J继电器的接点分别与高压开关柜的合、断信号回路并联。通过PLC下发的合或断高压开关柜的控制指令，电力自动化接口板上固态继电器的动作，相应MY4N-J继电器线包上电、接点闭合，实现机械旋转手柄的功能，完成高压开关柜的合、断操作。MY4N-J继电器接线如图7所示。
2.5 系统的可靠性
高压电力自动化系统应用在发射机房的供电系统中，对其可靠性有较高的要求，同时应具有在强电磁环境下隔离干扰信号的措施。系统所采用的智能电量隔离变送器耐压可达2500V，精度等级达0.5级，依靠电磁感应获取电流数据，实现与原高压开关柜内器件的物理隔离，在强磁场环境长期使用测试中，具有较好的稳定性和可靠性。可编程逻辑控制器、MY4N-J继电器等硬件设备，均在发射机上长期稳定运行，满足高压电力自动化系统的设计使用要求。在电力自动化接口板上，采用光耦隔离和固态继电器隔离的设计，经过论证并结合实际使用情况，其具有较好的信号隔离性。光耦隔离和固态继电器隔离电路如图8所示。
高压电力自动化系统采用两种操作模式：自动模式与人工干预模式，在自动模式下，PLC可根据下发的运行图时间，自动合、断高压开关柜，并在一段高压失电或设备异态时，自动断开故障路高压供电和负载端设备，转入另一路正常在用高压供电系统中。在现行的机房值班模式下，采用人工干预模式，即需要值班人员在确认高压开关柜未发生异常时，按照人机交互单元操作界面提示选择“确认”，此时系统会按照逻辑控制流程自动完成高压联络操作，无需值班人员手动完成高压开关柜及联络柜的合、断操作，缩短了设备的停播时长，减小了因人为操作发生意外的概率。
2.6 自动化系统的远程监测控制
发射机房运行监控系统是台技术平台的重要组成单元，实现发射机房设备运行的统一调度、统一收测。发射机运行监控系统作为机房主服务器，电力自动化系统作为客户端，由客户端向主服务器发起连接，发射机运行监控系统进行监听，通过Socket通信技术进行数据交换。
电力自动化系统采集到的高压开关柜实时状态数据发送给发射机运行监控系统，由发射机运行监控系统实现数据的接收、显示、存储，并将接收到的数据发送至上一级台运行管理系统，实现台运行管理系统对发射机高压开关柜状态的远程监控。当台运行管理系统对发射机房运行监控系统下发新调令时，高压电力自动化系统会立即获取此调度令，并解析为运行图存储在本地，电力自动化系统按照新运行图控制设备的自动供电，实现高压开关柜的远程控制。
实现对全台发射机房设备运行统一管理，统一调度，是当前运行模式的发展方向。在用的新旧两种高压开关柜，监测、保护方式不同，不利于在同一平台监测，高压电力自动化系统的投入使用，可有效地解决不同高压开关柜型号的同平台监测。电力维护人员可通过电力监控平台对全台各发射机房的高压供电设备统一监测、实时管理。
3 结束语
高压电力自动化系统已投入使用四年，在此期间，系统运行稳定、可靠，说明了系统设计以及硬件设备选取的正确。此系统实现了对老式高压开关柜的远程监测、自动化控制以及自动完成高压联络操作，为发射机房设备用电安全和值班人员的人身安全提供了有力的技术保障，达到了设计使用要求和预期目标。
