廣播電視播出機(jī)房UPS的養(yǎng)護(hù)研究

張 謙

（陜西廣電網(wǎng)絡(luò)傳媒（集團(tuán)）股份有限公司 西安分公司，陜西 西安 710000）

1 UPS的基本概念、結(jié)構(gòu)組成、工作原理

1.1 基本概念

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）是一種能不間斷提供電能的電源，供電具有持續(xù)性和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，適用于廣播電視播出等不間斷供電場景。UPS除具有供電穩(wěn)定性優(yōu)勢外，還具有防止市政電路故障影響的作用，即UPS為內(nèi)部電源，需與市政電路連接獲得電能進(jìn)行供電。UPS的應(yīng)用方式與其他不間斷電源基本相同，但其他電源會受到市政電路短路等異常的影響，導(dǎo)致電源內(nèi)的電能受到干擾無法穩(wěn)定供電。UPS能夠凈化受干擾的市政電能，且可與信息技術(shù)緊密結(jié)合，在信息技術(shù)支持下廣泛用于廣播電視播出機(jī)房的各個環(huán)節(jié)，支撐信息采集、傳輸以及處理等多項功能運(yùn)作，具有其他不間斷電源無法比擬的優(yōu)勢[1]。

UPS具有穩(wěn)壓作用。根據(jù)電力專業(yè)理論，在無外力干預(yù)的情況下，傳輸過程中不可避免會發(fā)生電壓波動，影響電流質(zhì)量。例如，電壓過高會導(dǎo)致電流過大、高溫等，使得電力設(shè)備被燒壞甚至引發(fā)火災(zāi)，此時可使用整流器進(jìn)行穩(wěn)壓。UPS自帶整流器，結(jié)合其他組件，能有效保持電壓穩(wěn)定，有助于廣播電視播出機(jī)房運(yùn)作的整體穩(wěn)定與安全。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

UPS分為主機(jī)與蓄電池2個部分。主機(jī)可分為整流器、逆變器以及靜態(tài)開關(guān)等。蓄電池由若干電池串聯(lián)組成的，在UPS系統(tǒng)中起到儲存作用。UPS主機(jī)部分的整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，滿足供電需求。逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。靜態(tài)開關(guān)是一種并聯(lián)開關(guān)，負(fù)責(zé)開關(guān)控制UPS。主機(jī)部分是實(shí)現(xiàn)UPS各項功能的關(guān)鍵。UPS的穩(wěn)壓作用不完全取決于整流器，而是以整流器為核心，與市政電路、蓄電池以及逆變器連接，將前者電流提供給后者彌補(bǔ)電壓壓差或?qū)⒑笳哌^多的電流對外輸出消除電壓壓差。

1.3 工作原理

UPS可以視作數(shù)字與模擬電路、自動控制逆變器以及儲能設(shè)備于一體的電源系統(tǒng)。開機(jī)后，逆變器不會發(fā)生中斷。市政電能供電正常的情況下，UPS能夠通過逆變器獲得負(fù)載，同時儲能部分不斷充電，從而實(shí)現(xiàn)不間斷供電。若市政電能供電異常，那么通過靜態(tài)開關(guān)將電源切斷，排除故障電源，轉(zhuǎn)而使用現(xiàn)儲備的電能進(jìn)行供電，使逆變器代替市電進(jìn)行電能輸出[2]。UPS的運(yùn)作模式根據(jù)市政供電狀態(tài)調(diào)整，在市政供電和內(nèi)部儲能供電2種狀態(tài)下切換。因為切換過程中逆變器不停運(yùn)，所以可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。

2 UPS養(yǎng)護(hù)工作的內(nèi)容、工作方法及注意事項

UPS養(yǎng)護(hù)工作復(fù)雜，應(yīng)該根據(jù)具體情況采取不同的方法，同時注意相關(guān)事項，以保障整體養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

2.1 UPS養(yǎng)護(hù)工作的主要內(nèi)容

若UPS發(fā)生故障，需要盡可能規(guī)避故障對電視播出造成影響。因此，做好UPS養(yǎng)護(hù)工作非常重要。一方面，日常養(yǎng)護(hù)，包括日常檢查和清潔等。另一方面，故障養(yǎng)護(hù)，包括故障診斷、故障處理、故障預(yù)防及故障處理后的狀態(tài)測試等；各項工作內(nèi)容均是做好UPS養(yǎng)護(hù)工作的關(guān)鍵，工作人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對待[3]。

2.2 UPS養(yǎng)護(hù)工作的工作方法

2.2.1 日常養(yǎng)護(hù)工作方法

在不同廣播電視組織內(nèi)，UPS日常養(yǎng)護(hù)工作的具體內(nèi)容及方法存在一定差別，但部分內(nèi)容及方法是固定的。第一，檢查UPS的雙電源切換箱和指示燈。檢查以肉眼觀察為主，如開啟信號燈進(jìn)行觀察，時長建議不少于1 min。如果信號燈常亮且亮度穩(wěn)定，則代表信號燈正常；相反，如果出現(xiàn)不亮、閃滅以及亮度衰減等現(xiàn)象，則代表信號燈存在故障。此時要檢查信號燈本身及相關(guān)線路，確認(rèn)問題原因并進(jìn)行處理。第二，無論UPS是否存在其他方面的故障，檢查中應(yīng)重視電源的所有元件、設(shè)備以及線路，重點(diǎn)觀察檢查對象是否存在松脫、燒焦以及異常振動等問題，通過肉眼觀察的方法直接實(shí)施。第三，檢查UPS的散熱孔。由于散熱孔檢查存在難度，依靠肉眼觀察很難準(zhǔn)確判斷故障情況，有可能導(dǎo)致UPS散熱孔堵塞，電源溫度升高，導(dǎo)致其他組件受到不可逆的影響。即使無故障出現(xiàn)，UPS散熱孔異常也會極大縮短UPS的使用壽命[4]。關(guān)于UPS散熱孔的檢查方法，除通過肉眼觀察等類似方法進(jìn)行表面檢查外，還可使用照明工具或者吹風(fēng)工具進(jìn)行檢查，但不建議使用硬物伸入散熱孔，以免造成損傷。第四，檢查備用線路和電源，測試雙電源轉(zhuǎn)換箱，啟動轉(zhuǎn)換線，觀察其是否能順利轉(zhuǎn)入備用線路。若不能，則代表UPS的備用蓄電池組存在異常；反之，則代表正常。采用電壓檢查儀器檢查輸出電壓，判斷UPS是否能繼續(xù)保障電壓穩(wěn)定。第五，日常啟動UPS進(jìn)行檢測，啟動時要求先斷開所有負(fù)載，等待UPS正常啟動后接通負(fù)載，檢查主機(jī)參數(shù)是否存在異常，若無異常則進(jìn)行記錄，相反則按照上次記錄數(shù)據(jù)調(diào)整主機(jī)參數(shù)。檢測啟動狀態(tài)下UPS蓄電池組的電流與電壓，盡可能讓兩者數(shù)值處于合理區(qū)間的中間值，并保持穩(wěn)定狀態(tài)[5]。第六，如果廣電組織為UPS配置了外接發(fā)電機(jī)，那么也要對發(fā)電機(jī)進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)。通常先開啟發(fā)電機(jī)，判斷其輸出電壓的波形、頻率以及幅度是否穩(wěn)定且符合UPS輸入電壓要求，并在發(fā)生異常時第一時間給予處理。第七，工作人員應(yīng)當(dāng)每日對UPS進(jìn)行清潔。清潔方式多種多樣且比較簡單，對象主要包括蓄電池、散熱孔內(nèi)外、指示燈外殼以及儀表盤等。

2.2.2 故障養(yǎng)護(hù)

UPS使用時難免發(fā)生故障，導(dǎo)致UPS無法正常工作，因此需要通過故障養(yǎng)護(hù)工作來規(guī)避或消除故障對UPS的影響。UPS故障養(yǎng)護(hù)工作的主要目標(biāo)有3個。首先，及時處理早期故障。由于UPS故障類型眾多，其中有相當(dāng)一部分故障從形成到造成實(shí)質(zhì)影響，需要經(jīng)過一個相對長的過程，導(dǎo)致早期故障特征不明顯且不會造成實(shí)質(zhì)影響。若能在早期找到故障并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能逐漸消除故障，延長電源使用壽命。其次，故障處理。面對已經(jīng)造成實(shí)質(zhì)影響的故障，工作人員需要在養(yǎng)護(hù)工作中盡快解決故障，以便開展其他養(yǎng)護(hù)工作。最后，故障處理后的養(yǎng)護(hù)。故障的持續(xù)發(fā)展會對UPS造成實(shí)質(zhì)影響，因此需要及時進(jìn)行維修處理。但是，維修處理后并不代表同類型故障不會再次發(fā)生。因此，維修后的UPS需要定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，延長UPS的使用壽命[6]。

關(guān)于UPS故障養(yǎng)護(hù)的方法，不同目標(biāo)的方法各不相同。一方面，早期故障養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵在于“早發(fā)現(xiàn)、早處理”，因此工作人員理應(yīng)定期檢查UPS故障，重點(diǎn)對UPS常見故障點(diǎn)如逆變器和雙電源切換箱等進(jìn)行檢查，同時注意周邊環(huán)境中是否存在引發(fā)UPS故障的因素，根據(jù)因素影響機(jī)制針對性檢查UPS。假設(shè)周邊環(huán)境溫度很高，有可能導(dǎo)致UPS的元件或線路燒毀，因此要對元件和線路進(jìn)行特定檢查。通過早期故障檢查，工作人員可知UPS的大體狀態(tài)。部分UPS依舊能繼續(xù)運(yùn)作但其已經(jīng)接近臨界點(diǎn)，本身存在許多故障隱患，繼續(xù)使用有可能對廣播電視播出造成影響，此時需及時更換新的UPS。若條件有限，則使用專業(yè)技術(shù)手段排除當(dāng)前故障隱患，盡可能在隱患爆發(fā)前消除隱患。另一方面，故障處理。工作人員應(yīng)當(dāng)定期測試UPS，定期啟動UPS運(yùn)行一段時間，每次時長不建議低于5 min。過程中通過肉眼觀察和儀器檢查等方式判斷UPS是否存在實(shí)質(zhì)性故障。

為做好UPS故障處理工作，工作人員需要充分了解UPS常見故障特征，以便進(jìn)行診斷與處理。第一，雙電源切換箱冒煙，代表切換箱內(nèi)部溫度過高。此時，內(nèi)部設(shè)備、元件以及線路均有可能已經(jīng)燒毀或受損，應(yīng)當(dāng)及時切斷電源，使用儀器設(shè)備找出所有受損點(diǎn)與故障發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行維修或直接更換。第二，檢查時要確認(rèn)電源是否能夠自動正常切換，若無法正常切換，存在拒動和遲動等問題，則需確認(rèn)交流接觸器是否損壞。若情況屬實(shí)，則需第一時間切開斷路器和工作電源，手動切換至備用電源，然后維修或更換交流接觸器[7]。第三，采用專業(yè)儀器檢測交流接觸器的電流和溫度，若電流或溫度超標(biāo)，則代表交流接觸器受損。在不能確認(rèn)具體故障類型、位置以及程度的情況下，需要進(jìn)行深入檢測，也可以直接更換交流接觸器。因為交流接觸器在電流和溫度異常情況下產(chǎn)生的故障比較復(fù)雜，甚至?xí)鯱PS系統(tǒng)范疇，所以沒有太多維修價值，一般更建議直接更換。第四，檢測UPS備用蓄電池組，若蓄電池組無法充電，則代表其出現(xiàn)故障。引起故障的原因是電壓過低或線路異常，需根據(jù)當(dāng)前電壓進(jìn)行診斷（若電壓低于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，代表故障是因電壓過低引起的；相反，若電壓正常，則代表故障原因是線路異常）。如果確認(rèn)是電壓過低引起的故障，則通過穩(wěn)壓器進(jìn)行處理。如果是線路異常，則代表蓄電池組壽命已達(dá)極限，應(yīng)立即更換。第五，觀察UPS面板，如果面板內(nèi)容顯示異常，則代表電源當(dāng)前并不處于工作狀態(tài)。此時重啟電源，若情況未發(fā)生變化，代表UPS出現(xiàn)故障。故障原因普遍是市政電路輸入保險絲異常，建議直接更換保險絲。

2.3 UPS養(yǎng)護(hù)工作的注意事項

UPS養(yǎng)護(hù)工作內(nèi)容復(fù)雜且要求較高，很容易發(fā)生質(zhì)量問題。例如，工作人員操作不當(dāng)不僅會忽略某些養(yǎng)護(hù)目標(biāo)，而且可能加大UPS故障率和損耗率。為避免發(fā)生此類問題，工作人員需注意相關(guān)事項。

首先，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)UPS使用標(biāo)準(zhǔn)，即UPS應(yīng)當(dāng)放置在通風(fēng)良好的環(huán)境，以便散熱。周邊溫度建議為25 ℃±5 ℃，保持水平穩(wěn)定狀態(tài)。工作人員對UPS進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時應(yīng)當(dāng)檢查其當(dāng)前狀況，及時處理發(fā)現(xiàn)的問題。例如，日常查看室內(nèi)溫度傳感器讀數(shù)，判斷溫度是否符合UPS使用要求，若不符合則啟用溫控設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其次，UPS養(yǎng)護(hù)工作中，工作人員需要使用專業(yè)儀器設(shè)備進(jìn)行檢測。儀器設(shè)備的檢測結(jié)果會對養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量造成影響，即假設(shè)儀器設(shè)備本身存在異常，無法準(zhǔn)確檢測UPS的電壓、電流以及周邊溫度，將導(dǎo)致工作人員對實(shí)際情況作出誤判，降低養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量[8]。為避免這一情況的發(fā)生，工作人員應(yīng)當(dāng)配備主用儀器設(shè)備和備用儀器設(shè)備，平日工作使用主用設(shè)備。每次使用前對主用設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確度等方面的校核，發(fā)現(xiàn)異常則更換為備用設(shè)備。此外，需要注意主用儀器設(shè)備和備用儀器設(shè)備的養(yǎng)護(hù)。

最后，UPS養(yǎng)護(hù)工作中應(yīng)當(dāng)重視物理層面對UPS各部件的影響。以蓄電池為例，它可能在長期使用中受物理因素影響出現(xiàn)外殼破損現(xiàn)象，此時必須更換蓄電池。為盡可能避免該現(xiàn)象發(fā)生，養(yǎng)護(hù)工作中應(yīng)盡可能將蓄電池放在穩(wěn)定封閉環(huán)境中，避免外部物理因素與其接觸，并進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)，觀察蓄電池外殼是否破損和是否存在漏液等問題。此外，需要對蓄電池進(jìn)行放電養(yǎng)護(hù)，即市政電路輸入正常的條件下，建議5個月左右進(jìn)行1次放電養(yǎng)護(hù)。放電要求徹底，通過UPS關(guān)機(jī)與否進(jìn)行判斷，放電后再進(jìn)行充電，每次充電時間不能低于12 h，有助于蓄電池保持活性，有效延長使用壽命[9]。放電前對電池組進(jìn)行均衡充電，確保組內(nèi)所有電池的儲電量盡可能持平。如果電池組內(nèi)蓄電池當(dāng)前儲電量不同，那么對于部分蓄電池而言，放電時間可能會過長，導(dǎo)致蓄電池活性受損；相反，如果電池組內(nèi)蓄電池當(dāng)前儲電量不同，也有可能導(dǎo)致放電時間過短，不符合徹底放電要求。因此，均衡充電是放電養(yǎng)護(hù)的必要前提，工作人員應(yīng)當(dāng)重視。

如果廣電組織不常使用UPS，工作人員也要5個月左右對其進(jìn)行1次充電。此外，除塵前要求檢查UPS連接件和插件等，確保相關(guān)目標(biāo)穩(wěn)固后再進(jìn)行除塵操作。

3 結(jié) 論

UPS是廣播電視播出機(jī)房中的常用電源，直接關(guān)系電視播出的整個過程，若出現(xiàn)問題，則可能導(dǎo)致電視播出中斷或斷續(xù)，甚至無法按時播出。因此，做好UPS養(yǎng)護(hù)工作對廣電組織非常重要，可有效提高播出機(jī)房運(yùn)作穩(wěn)定性。