廣播發(fā)射臺UPS供電系統(tǒng)設計及維護

張學兵

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南　臨高　571800）

廣播發(fā)射臺UPS供電系統(tǒng)設計及維護

張學兵

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南臨高571800）

介紹了UPS電源的分類及選擇要點，從UPS的選擇、供電方案設計、監(jiān)控系統(tǒng)設計等三個方面，提出了廣播發(fā)射臺UPS供電系統(tǒng)的設計方案，并結合個人維護UPS設備的經(jīng)驗，總結了UPS使用維護中應注意的問題。

UPS電源；系統(tǒng)設計；維護管理；注意事項

引言

不間斷電源UPS（UninterruptiblePowerSystem），是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其他電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是1臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電斷電（事故停電）時，UPS立即將機內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載不受損壞。

隨著自動化技術在廣播發(fā)射臺站的不斷推廣，廣播發(fā)射臺站搭建的臺站運行管理系統(tǒng)、機房平臺自動化管理系統(tǒng)、發(fā)射機自動化系統(tǒng)、自臺質(zhì)量保證系統(tǒng)等系統(tǒng)得以廣泛應用，各類系統(tǒng)配套使用硬件設備如工控機、服務器、傳感器、光端機、PLC等對電源的供電穩(wěn)定性和純凈度要求極高，否則會嚴重影響其使用壽命。由于廣播發(fā)射臺站遠離城市，供電極不穩(wěn)定，外電瞬間閃絡極易造成電子設備的損壞，因此建立一套UPS供電系統(tǒng)就顯得尤為重要。

1　UPS的選擇

在用各種指標評價1臺UPS的優(yōu)劣時，要根據(jù)電網(wǎng)條件、用電環(huán)境、自然環(huán)境、用電設備的特殊要求、使用維護水平等因素來綜合考慮。臺站電網(wǎng)存在各種形式的干擾，除了供電中斷可以明顯覺察外，很多干擾是不易被人察覺的，如：發(fā)射機開、關機產(chǎn)生的低頻干擾，發(fā)射機及傳輸饋線工作時產(chǎn)生的高頻輻射干擾，這些干擾會對正常運行的電子設備造成嚴重威脅，如：通信中斷、采樣數(shù)值跳變、電路誤操作、甚至損壞用電設備。為了克服這些干擾對用電設備的影響和破壞，必須正確選擇UPS，最大限度消除這些干擾。

1.1UPS容量的選擇

最大輸出負載容量是選擇UPS時首先要考慮的一項非常重要的指標。容量越大，表示可同時接入到UPS上使用的設備越多。根據(jù)所用設備的總負載量統(tǒng)計值來選擇所需的UPS輸出功率（kVA值），為盡可能地延長UPS的使用壽命，一般推薦負載量占UPS輸出功率的60%～70%為宜。

確定UPS功率的方法：UPS功率=實際設備功率×安全系數(shù)。其中，安全系數(shù)是為了滿足大型設備啟動時的電流要求，一般選1.5。除考慮目前實際負載以外，還要考慮今后設備的增加所帶來的增容問題。因此，UPS的功率應在現(xiàn)有負載的基礎上再增加15%的余量，并盡可能選用單臺大容量UPS。需要注意的是，不可一味地追求大容量，容量越大，UPS的體積也越大，價格也更昂貴，要根據(jù)實際情況進行選擇。

1.2蓄電池的選擇

蓄電池是整個UPS系統(tǒng)的一個重要組成部分，其性能直接關系到整個UPS系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。在購買UPS時，一般要選擇一些品牌公司的產(chǎn)品，其產(chǎn)品性能優(yōu)良、安全可靠，在使用期間可以為用戶提供良好的售后服務和完善的技術支持。在同等條件下還應當選擇在本地區(qū)設有分公司或辦事處廠家的產(chǎn)品，以便UPS出現(xiàn)故障后能及時維修。

由于電池后備時間受電池成本、安裝空間、回沖時間等因素的限制，大多數(shù)UPS電池后備時間以不超過2h為宜。在負載一定時，以此為標準，電池容量可依據(jù)以下公式計算：

式中：C表示電池容量，Ah；W表示負載容量，W；T表示放電時間，h；fE表示機器轉(zhuǎn)換效率（約0.6%～0.75%）；η表示電池放電效率（約0.7%～0.8%）；Vf表示機器截止電壓，V。

1.3其他功能選擇

為了提高系統(tǒng)的可靠性和實用性，建議選擇在線型UPS供電系統(tǒng)，可選用遠程監(jiān)控面板，配合廠家提供的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制UPS的工作狀態(tài)。

2　UPS供電系統(tǒng)設計

在廣播發(fā)射臺站中，由于應用大量自動化及網(wǎng)絡設備主要集中應用在中控機房、發(fā)射機房等技術部門，UPS設備也在這兩類部門得到最廣泛的應用。

2.1中控機房UPS供電系統(tǒng)設計

中控機房是發(fā)射臺站的大腦和中樞，集自動化控制、安防監(jiān)控、頻率調(diào)度和節(jié)目傳輸?shù)裙δ転橐惑w，機房內(nèi)設備集中且種類繁多，有服務器、硬件防火墻、衛(wèi)星接收機、功分器、視頻監(jiān)視設備、工控機等各種硬件設備，適合采用1臺大功率的UPS為所有負載集中供電，這種方式具有便于管理、占地面積小、過載能力強等優(yōu)點，提高了供電的可靠性。

中控機房的UPS供電系統(tǒng)按照安全級別的要求是雙路電源輸入，為增加其供電的可靠性，UPS供電系統(tǒng)和市電系統(tǒng)在輸出端安裝有自投裝置，UPS為主用供電系統(tǒng)，市電為備用供電系統(tǒng)，兩路供電系統(tǒng)彼此獨立，任何一路故障不會影響到另外一路，提高系統(tǒng)的可靠性。

在節(jié)目傳輸?shù)戎匾O備的機柜上還單獨安裝有小型UPS為其單獨供電，以免在主UPS系統(tǒng)出現(xiàn)問題時節(jié)目傳輸系統(tǒng)能夠不間斷工作。

UPS的主輸入和旁路輸入都有單獨的開關控制，即使主回路有故障引起開關動作，UPS即時轉(zhuǎn)為蓄電池供電，蓄電池有問題可以轉(zhuǎn)為旁路供電，不會造成UPS所帶負載失電。

2.2發(fā)射機房UPS供電系統(tǒng)設計

發(fā)射機房是各類自動化系統(tǒng)應用的最底層，用電設備以工控機、路由器、PLC、各種采樣板卡、小型控制繼電器、音頻處理器為主，且設備比較分散、獨立，適合采用中小功率UPS分散供電。

3　 UPS系統(tǒng)使用和維護注意事項

1）定期對電池性能進行檢查并放電。由于電池在充放電時會發(fā)生化學反應而在內(nèi)部產(chǎn)生氣體，而電池又是密封的，如果經(jīng)過反復的充放電并使用一定的年限后，在電池的密封處就可能出現(xiàn)電解液的滲漏，這就表明電池已經(jīng)處于壽命末期，應及時予以更換。一般建議電池在使用3年以后，每3～6個月應檢查一次電解液泄漏情況。

一般情況下，建議每3～4個月進行一次電池充電、放電操作。一般放電深度為30%～40%左右，然后恢復市電供給，UPS設備將再對電池進行充電備用。進行放電操作時，在將UPS的供電開關切斷后，UPS會自行進行電池放電，可以從控制屏或Web界面上觀察到UPS繼續(xù)可以維持供電的時間。在放電開始時記錄下機內(nèi)電池的電壓值，作為完成放電后電池再次充電完成時的狀態(tài)的對照值。

2）加強設備日常運行巡視。在對UPS的日常管理時，應該每天進行巡視，檢查UPS輸出功率和電壓、電流、頻率、負載參數(shù)等工作狀態(tài)的變化情況。同時，還應該注意UPS設備的工作環(huán)境是否正常，環(huán)境溫度、濕度是否處在要求的范圍之內(nèi)。

3）日常使用時嚴格按照規(guī)范操作。使用UPS電源時，應務必遵守產(chǎn)品說明書的有關規(guī)定，保證所有接線符合要求，不得隨意改變其相序。同時，禁止在UPS輸出端口接帶有感性的負載。因UPS電源的電壓輸出波動過大會使UPS電源無法正常工作，因此還要盡量避免因負載突然變化，

4）禁止頻繁關閉、開啟UPS電源和超負載使用。

5）使用UPS電源時應防止過度放電，對于長期存放的UPS電源，應每隔3～6個月對UPS電源開機使用和充電，避免主機和電池損壞。

6）定期對UPS電源進行維護工作，清除機內(nèi)的灰塵，觀察蓄電池的外觀狀態(tài)，測量蓄電池組的電壓，檢查風扇運轉(zhuǎn)情況等。

4　結語

UPS對安全播出相關系統(tǒng)及IT設備的安全運行提供了有效保障。本文從廣播發(fā)射臺站大規(guī)模自動化需求出發(fā)，對UPS供電系統(tǒng)如何設計進行了論述，并從UPS的選擇、日常管理、運行維護等環(huán)節(jié)提出了UPS的整個生命周期的維護方法，為安全播出系統(tǒng)及IT設備的穩(wěn)定運行奠定基礎。

（編輯：苗運平）Design and Maintenance of Radio Transm itting Station UPS Power Supply System

Zhang Xuebing
（The State Adm inistration of Press and Publication，Lingao Hainan 571800）

This paper describes the classification and selection of UPS power supply，supplied from the UPS selection，programme design，monitoring and control system design of three proposed radio transmitter design scheme of UPS power supply system，combined with personal experience inmaintenance of UPSequipment，summed up the problems in UPSmaintenance.

UPSpower supply；system design；maintenance andmanagement；consideration

TN86

A

2095-0748（2016）11-0047-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.20

工程技術

2016-05-16

張學兵（1981—），男，漢族，河北清河人，本科，畢業(yè)于山東理工大學，就職于國家新聞出版廣電總局2023臺，研究方向：廣播發(fā)送技術。