淺談太原市有線電視機(jī)房UPS的選用與維護(hù)

郭慶

摘 要：收看電視是老百姓茶余飯后消遣的主要方式之一，作為有線電視運(yùn)營(yíng)商，保障電視信號(hào)的安全傳輸是電視機(jī)房工作者的重中之重。電力設(shè)備供應(yīng)穩(wěn)定是保障電視信號(hào)安全播出的基礎(chǔ)，保障電力的供應(yīng)就意味著消除了最大的安全隱患。通過介紹UPS不間斷電源的類型、工作原理，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析得出在日常實(shí)際工作中如何按實(shí)際情況去選購(gòu)和維護(hù)UPS不間斷電源。

關(guān)鍵詞：有線電視機(jī)房；UPS不間斷電源；模擬機(jī)房；數(shù)字機(jī)房

中圖分類號(hào)：TN943.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.082

文章編號(hào)：2095-6835（2015）15-0082-02

有線電視機(jī)房要有穩(wěn)定而不間斷的電源，才能保證電視節(jié)目安全、優(yōu)質(zhì)地播出，因而保障機(jī)房的供電不間斷十分重要。在平時(shí)工作中，如果遇到市電電網(wǎng)的電力中斷、檢修等情況，就會(huì)造成電源斷電；如果出現(xiàn)電壓波動(dòng)、突波、雜波干擾、頻率偏移和閃跳、交換瞬變及諧波失真等現(xiàn)象，其根源都來(lái)自于電源故障，會(huì)對(duì)有線電視系統(tǒng)的硬件設(shè)備造成諸多不良影響。此外，意外的自然災(zāi)害或人為事故，例如地震、雷擊、輸變電系統(tǒng)斷路或短路等也會(huì)導(dǎo)致有線電視系統(tǒng)服務(wù)中斷?？梢姡芯€電視機(jī)房供電質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著系統(tǒng)的安全運(yùn)行和服務(wù)質(zhì)量。目前，UPS電源系統(tǒng)被越來(lái)越多地應(yīng)用到有線電視前端機(jī)房、分前端機(jī)房等場(chǎng)所，所以我們有必要系統(tǒng)認(rèn)識(shí)UPS不間斷電源，對(duì)實(shí)際操作維護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理、分享。

1 UPS不間斷電源的分類和工作原理

前端機(jī)房設(shè)備的供電采用三種方式，分別是市電、發(fā)電和UPS。UPS是供電必備的設(shè)備，一旦市電停電，UPS作為備用電池，只用微秒級(jí)的切換時(shí)間來(lái)保證設(shè)備的不間斷供電。

UPS電源包括主機(jī)和蓄電池兩個(gè)部分，按照工作方式可分為后備式、在線式和在線互動(dòng)式三種類型。

1.1 后備式UPS

在市電正常的情況下，UPS處于非工作狀態(tài)，市電通過穩(wěn)壓濾波直接給負(fù)載供電。此時(shí)，電池處于充電狀態(tài)。當(dāng)市電超出其工作范圍或停電時(shí)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)為電池逆變供電。此時(shí)，電池的電通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流正弦波或者方波供負(fù)載，而后備式UPS的缺點(diǎn)在于它的轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，加上逆變器長(zhǎng)時(shí)間不工作，可能在切換時(shí)造成切換不正常，形成單點(diǎn)故障。

1.2 在線式UPS

在市電正常時(shí)，由市電進(jìn)行整流并將直流電壓提供給逆變器，由逆變器將直流電壓逆變成交流正弦波向負(fù)載提供電；在市電異常時(shí)，后備電池開始工作，逆變器由電池提供能量。在線式的UPS電源的逆變器始終處于工作狀態(tài)，保證無(wú)間斷輸出。其特點(diǎn)是有極寬的輸入電壓范圍、基本無(wú)切換時(shí)間且輸出電壓穩(wěn)定、精度高，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無(wú)干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻和零切換時(shí)間，特別適合對(duì)電源要求較高的場(chǎng)合。

1.3 在線互動(dòng)式UPS

UPS在市電正常時(shí)直接由市電向負(fù)載供電。當(dāng)市電偏低或偏高時(shí)，通過UPS內(nèi)部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出；當(dāng)市電異?；蛲ｋ姇r(shí)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)為電池逆變供電。與后備式UPS相比，在線互動(dòng)式UPS轉(zhuǎn)換時(shí)間短，其交流輸出電壓穩(wěn)定性好，但缺點(diǎn)是穩(wěn)頻特性不理想。充電器由雙向變換器組成，充電效果不是非常好，不適合做長(zhǎng)時(shí)延的UPS。

2 UPS不間斷電源的選購(gòu)

太原有線電視機(jī)房目前有兩個(gè)前端，分別是數(shù)字電視機(jī)房和模擬電視機(jī)房。選擇UPS一般從容量、后備時(shí)間和今后設(shè)備的增加等因素方面考慮。

數(shù)字機(jī)房的用電設(shè)備總功率為55.9 kW。一臺(tái)120 kVA的UPS的最大負(fù)載功率為120 kVA×功率因數(shù)0.8=96 kW，UPS

不建議滿載運(yùn)行，廠家建議合理的利用率是60%～70%，實(shí)際可承擔(dān)負(fù)載為96 kW×70%=67.2 kW?？紤]到隨后數(shù)字機(jī)房會(huì)增加新的接收設(shè)備和更換大型交換機(jī)，120 kVA的UPS完全能滿足機(jī)房的需要。另外，為了提高安全性，我們選擇了雙機(jī)并機(jī)運(yùn)行，也就是兩臺(tái)120 kVA的UPS同時(shí)運(yùn)行帶負(fù)載，這樣不論哪臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)都能順利運(yùn)行。

模擬機(jī)房的用電設(shè)備的總功率為12 kW，一臺(tái)60 kVA的UPS最大負(fù)載功率為60 kVA×0.8=48 kVA，48 kVA×70%=33.6 kVA。雖然模擬機(jī)房在整體轉(zhuǎn)換后關(guān)停，但是此機(jī)房今后還將用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)控機(jī)房等其他功能，需多預(yù)留些負(fù)載能力，所以選用了60 kVA的UPS。同樣基于機(jī)房安全性考慮，選擇了兩臺(tái)60 kVA的UPS并機(jī)運(yùn)行。

電池方面的選用主要從設(shè)備的后備時(shí)間（續(xù)航時(shí)間）方面考慮。為了更好地理解UPS的配置和選擇依據(jù)，我將以我們機(jī)房購(gòu)入的UPS系統(tǒng)為例。我們選用的蓄電池的基本參數(shù)為12 V/235 Ah的蓄電池。使用情況如下。

數(shù)字機(jī)房：UPS電池共計(jì)128塊（12 V/235 Ah），每臺(tái)UPS的主機(jī)容量為120 kVA；每臺(tái)UPS主機(jī)需要兩組電池并聯(lián)，共32塊/組×2組=64塊（兩組之間是并聯(lián)）；兩臺(tái)UPS主機(jī)需要64×2=128塊電池。

模擬機(jī)房：UPS電池共計(jì)60塊（12 V/235 Ah），每臺(tái)UPS主機(jī)容量為60 kVA，每臺(tái)UPS主機(jī)帶一組電池，每組30塊。

UPS蓄電池的工作時(shí)間為：以一臺(tái)UPS帶全部負(fù)載（正常情況市電停電后由兩臺(tái)UPS均攤負(fù)載供電）為例，計(jì)算方法如下。

平均放電電壓=單節(jié)電池電壓×電池節(jié)數(shù)（1組），U=12×32=384 V。

并機(jī)負(fù)載=A相+B相+C相，P=55.9 kW（機(jī)房的實(shí)際三項(xiàng)所帶的功率）。

平均放電電流=并機(jī)負(fù)載/平均放電電壓，I=P/U=55.9 kW/384 V=145.57 A。

續(xù)航時(shí)間=電池容量/（平均放電電流×放電系數(shù)），t=235×2/（145.57×1.5）≈2.2 h。電池容量乘以2的原因是單節(jié)電池容量為235 Ah，數(shù)字機(jī)房UPS每臺(tái)由兩組電池組并聯(lián)供電，所以要乘以2.這也就是電池組并得越多，后備時(shí)間越長(zhǎng)的原因。當(dāng)然，蓄電池的工作時(shí)間還與環(huán)境溫度有著很大的關(guān)系，太原有線機(jī)房采用封閉式管理，基本能保證環(huán)境溫度、濕度的恒定。

太原有線機(jī)房采用的是雙機(jī)并機(jī)運(yùn)行，所以蓄電池的工作實(shí)際還要再乘以2，大約是4.4 h。太原有線前端機(jī)房的供電采取兩路市電，一路UPS供電，還有一路是發(fā)電機(jī)供電，這樣完全保證了供電的安全性。供電方式如圖1所示。

3 UPS不間斷電源的維護(hù)

3.1 常規(guī)的清潔和檢查

UPS在正常使用時(shí)，主機(jī)的維護(hù)很少，主要是防塵和定期除塵。機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)會(huì)將外界的灰塵沉積下來(lái)，造成電氣參數(shù)的變化。當(dāng)空氣潮濕的時(shí)候，會(huì)引起主機(jī)的控制紊亂，造成主機(jī)

工作失?；虬l(fā)生不準(zhǔn)確的告警。雖然太原有線機(jī)房是封閉的環(huán)境，但北方的灰塵大，還是會(huì)有不少的灰塵沉積。我們會(huì)在每周的星期二下午周檢時(shí)對(duì)UPS的進(jìn)行清潔檢查，每季度、每年或者重大節(jié)日前期都會(huì)對(duì)UPS進(jìn)行系統(tǒng)、全面的檢查。

3.2 UPS主機(jī)的檢查

每日對(duì)UPS系統(tǒng)顯示的電池浮充電壓、輸入電壓、本機(jī)負(fù)載、并機(jī)負(fù)載進(jìn)行檢查、測(cè)量，并作好記錄。對(duì)電池組進(jìn)行相關(guān)檢查，包括電池是否損壞、機(jī)殼間有無(wú)泄漏、表面是否積有灰塵、電池間的連接線是否有氧化銹蝕等現(xiàn)象。

3.3 UPS充放電和蓄電池的維護(hù)

UPS一般是封閉式的免維護(hù)電池，但是從廣義上來(lái)說，一定的維護(hù)還是必要的。這是因?yàn)橐环矫?，電池?duì)環(huán)境溫度的要求較高，工作溫度一般在20～25 ℃，低于15 ℃時(shí)，其放電容量下降，每降低1 ℃，其容量下降1%，而且溫度過高（高于30 ℃）時(shí)，電池壽命就會(huì)明顯縮短；另一方面，為了保證UPS主機(jī)能順利切換，防止蓄電池短路并保護(hù)電池壽命，一般是每半個(gè)月進(jìn)行一次放電操作，并實(shí)時(shí)記錄放電時(shí)電池容量的變化。

圖1 太原有線前端機(jī)房供電方式

4 結(jié)束語(yǔ)

保障電視信號(hào)安全傳輸?shù)幕A(chǔ)就是要首先保障電視機(jī)房電力設(shè)備供應(yīng)的穩(wěn)定，而保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)就意味著消除了最大的安全隱患，所以根據(jù)不同機(jī)房的實(shí)際情況選擇適合的UPS不間斷電源至關(guān)重要，同時(shí)要在平時(shí)做好UPS不間斷電源的日常維護(hù)保養(yǎng)工作。只有意識(shí)到UPS不間斷電源的重要性并懂得如何更好地維護(hù)它，才能順利完成有線電視安全傳輸?shù)氖姑?，防止安全事故的發(fā)生。

〔編輯：王霞〕