无人值守微波站的供电系统

赵培瑞

（山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台，山东 烟台 265200）

0 引 言

为满足微波链路视距传播的技术要求，微波站经常建设在山顶，人烟稀少、条件艰苦、交通不便。因此，无人值守成为微波站的常规建设要求。在无人值守的情况下，要实现微波设备设施的正常运行，确保链路畅通，对系统软配置、运维管理、检修维护以及供配电等方面都提出了更高的要求[1]。2022 年，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台根据上级的统一安排，对所属北官庄和跑马岭2 处微波站进行了升级改造，并结合工作实际，科学维护设备设施，在长期的工作中积累了一定的经验，现总结如下，希望能为相关技术人员开展微波传输业务提供参考。

1 微波设备简介

微波设备采用日本电气股份有限公司（NEC）产品，单方向开启3 波道进行站间传输，其中2 路为“1+1”热备份配置，发射主要业务，承载多路电视和广播信号。另一路传递站间业务，包括设备运行参数、环境数据、视频监控等。微波设备功率较小，无高电压大电流节点，在日常工作中能够长期保持稳定运行[2]。

2 供电系统分析

2.1 微波直流电源柜

2019 年，对原直流电源柜进行了报废处理，选用了维谛电源柜为微波设备及交换机供电。该电源系统的性能优良，适合无人值守站的工作环境，主要表现在以下几点[3]。

（1）整流模块性能先进。整流模块集成度高，在体积大幅减小的同时，充分满足了微波设备所需功率，功率密度大；模块采用有源功率因数补偿技术，功率因数可达0.99，实现了节约电能和降低碳排放的目标；模块支持热插拔，发生故障时可以快速更换模块，便于检修维护人员进行操作；模块设有输出过压硬件保护和软件保护功能，能够防止出现模块和微波设备损坏。

（2）该电源设备提供较为完善的通信接口，包括RS232、干节点等多种通信接口，可以实现电源系统运行参数的远程监控。山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台通过RS232通信接口，外接协议转换器，将外电数据、直流电源数据、电池信息、告警信息等实时回传至发射台机房，方便值班人员监看抄表。

（3）具有完善的电池管理功能。自动检测电池电压，达到阙值自动保护，甩开指定的负载，防止过度放电损伤电池。具备定时均充功能，定期为电池进行均充，保持电池性能。山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台将均充电压设置为56 V，浮充电压设置为53.5 V。此外，具备放电试验功能，便于维护人员掌握电池工作状态。

（4）具有完备的监测、故障保护和故障告警功能。监控单元设有多个监测端子，对关键触点和环境温度进行实时监测。可以保存200 条历史告警记录，便于维护人员了解详情，分析原因并解决故障问题。

（5）具备完善的防雷功能。在交流侧和直流侧都采用了防雷设计，避免雷击对电源柜造成损害，提高了雷电环境下的生存率，保障了供电安全。

2.2 大容量蓄电池组

高山无人值守微波站受实际工作环境限制，架设2 条外电线路成本过高，而单条外电线路则容易断电，尤其是在雨雪冰冻雷电环境下，且一旦断电难以修复，微波设备将面临长时间停电导致链路停传的境况。因此，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台跑马岭微波站使用1 000 Ah 容量的蓄电池组为微波设备提供后备电源。1 000 Ah 电池组由2 组500 Ah蓄电池并联而成，单节蓄电池容量为500 Ah，电压为2.2 V 左右，是免维护铅酸蓄电池。当外电中断时，微波设备无缝切换到蓄电池组供电。在3 对波道同时开启的情况下，蓄电池组能够维持微波设备正常运行30 h 以上，为台站组织维护人员及时上山采取应急措施预留了充足的时间。

由于温度变化对蓄电池组的影响较大，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台在蓄电池室内安装了空调，并加装了空调来电自启动器。停电时，空调关闭，当恢复供电时，启动器能对空调发出控制指令，使空调按照设定好的温度和模式运行[4]。

每次进入蓄电池室进行检修工作时，要先开窗进行一段时间的通风，将电池组释放的有毒气体排出，防止人员过量吸入影响身体健康。

2.3 双电源切换配电盘及备用发电机

虽然安装了大容量蓄电池组，但是如果停电时间过长，2 组蓄电池也会耗尽。为了排除外界天气等因素的影响，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台在跑马岭配备了一台12 kW 柴油静音三相发电机，将发电机输出电缆铺设到机房，并制作了一个新的配电盘，能够实现双电源切换功能，使微波设备供电可以在市电与发电机供电之间自由切换，确保微波设备的正常运行。即使在大雪封山季节发生长时间的停电事故，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台维护人员也能徒步登山到微波机房启动发电机给设备供电。

3 供电系统的升级改造及维护

为确保微波设备供电安全万无一失，保障传输链路畅通，在硬件设备配置完善的基础上，要重视供电系统的及时更新升级和日常检修维护，使供电系统更加可靠、稳定。近年来，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台采取了诸多措施，以优化供电系统的性能，更好地适应无人值守环境下的微波设备运行。

3.1 改造微波直流电源柜

山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台根据接入的各种设备的工作电流，计算相应的保险和空开电流数值，并按数值更换，使保险和空开切实起到保护作用。同时，将微波直流电源柜的一次负载和二次负载按照工作实际做了更改，将主要设备、线路交换机等集中到二次负载下电电路，将不直接涉及链路传输的设备集中到一次负载下电电路。调整后，当长时间停电，电池电压下降到44 V 时，甩开一次负载，保证链路不中断。当电池电压下降到43.2 V 时，甩开二次负载，进入电池保护状态。这样可以最大限度利用蓄电池组的续航能力，保障微波设备的供电安全。微波直流电源柜流单元和监控单元如图1 所示。

图1 微波直流电源柜直流单元和监控单元

电池端传感器将蓄电池组电压发送至监控单元M520S，监控单元对照预设电压门限值进行判断，当电池组电压低于44 V 时，输出相应电平，控制KMD2负载下电接触器执行断开操作，甩开直流保险1 ～5以及直流空开7，这样负载支路连接的一次负载全部退出供电回路。当电池组电压低于43.2 V 时，监控单元M520S 输出相应电平，控制KMD1电池保护接触器执行断开操作，甩开直流空开1 ～6，这样电池支路连接的二次负载全部退出供电回路，实现保护电池的目的。

在调整直流电源柜的过程中，由于检修时间较短且空间场地限制，无法从蓄电池组端断开连接线缆，在进行保险和空开拆卸换位的过程中容易发生打火。这就要求在操作时必须严谨细致，科学设计操作流程，防止微波及相关设备出现异常，具体实施过程如下：

（1）做好调整升级准备工作，备齐所需材料工具，明确操作流程，制定应急预案；

（2）告知链路首站，协调上下游台站切换微波信号源，开始操作；

（3）严格按照操作流程，拔下微波设备马尔可夫决策过程（Markov Decision Process，MDP）单元主、备电源插头，微波设备停止运行；

（4）关闭线路交换机，先关闭备堆叠交换机，再关闭主堆叠交换机，主备交换机通过STACK 指示灯识别；

（5）关闭直流电源柜下方一路交流电输入空开，电源柜自动转成蓄电池供电；

（6）用插拔手柄拆下微波直流电源柜负载支路中的全部保险，关闭全部空开；

（7）安装新空开及保险，按照一次下电和二次下电要求，将负载接入相应回路；

（8）安装完毕后，确认线缆连接稳固，并贴好标签，便于后期维护；

（9）合上直流供电回路中的全部空开，蓄电池组供电应当恢复；

（10）连接MDP 单元主、备电源插头，微波设备恢复供电；

（11）合上直流电源柜下方交流电输入空开，直流电源柜外电恢复，交流电经整流模块为负载供电；

（12）现场查看微波直流电源柜、微波机架各板卡、交换机指示灯有无告警，并用网管进一步查看，询问上下游相邻台站信号是否正常；

（13）用微波公务向链路首站报告。

3.2 配电盘改造

为实现长时间停电情况下的微波设备正常运行，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台对微波配电盘进行了改造，将备用发电机接入供电回路，实现紧急状态下的双电源供电。具体电路如图2 所示。

图2 双电源切换配电盘电路

K1、K2是塑料外壳式断路器，一般在供配电电路中使用，也可以用于保护电动机。正常情况下，断路器可以实现线路之间的不经常转换，或者用于控制电动机的启动和关闭。因此，在配电网络中，断路器常用来分配电能或者为电路和下游设备提供欠压、过压、短路保护。K3、K4、K6、K7是4P 的空气开关。

K5是三相四线防误式刀开关，用于控制市电与发电机供电的倒换。防误开关是在有备用电源下防止备用电源和主电源互通的刀开关。负载连接中间的闸刀上，主电源和备用电源分别接到该开关上、下两端的卡簧柱上。

一般情况下，配电盘处于市电供电状态，当外电出现长时间中断，蓄电池电量不足时，开启发电机，操作配电盘上的相应开关，转换到发电机供电。需要注意的是，在开启发电机时，一定要提前开窗，开启排气扇，保持通风良好。

3.3 蓄电池维护

为保证蓄电池组的性能，尽量延长其使用寿命，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台每年对蓄电池组进行放电试验。考虑温度变化对电池的影响，放电试验安排在每年春季和秋季进行，具体日期的确定要充分考虑重要保障期时间，重大会议和活动前一个月内不安排放电试验，避免发生人为责任事故。放电时间根据设备工作电流和蓄电池组容量确定，以跑马岭站为例，一般要持续放电10 h 以上[5]。

4 结 论

通过不断完善微波站供电系统的硬件配置，科学检修维护设备设施，山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台无人值守微波站长年保持稳定运行，从未发生因供电设备故障、外电中断等因素造成的停播停传事件，充分证明了山东省广播电视传输保障中心莱阳转播台所采取相关技术措施的有效性，切实为链路的安全可靠传输提供了坚强保障。