張學(xué)兵

（國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)，海南　臨高　571800）

廣播發(fā)射臺(tái)UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及維護(hù)

張學(xué)兵

（國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)，海南臨高571800）

介紹了UPS電源的分類及選擇要點(diǎn)，從UPS的選擇、供電方案設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等三個(gè)方面，提出了廣播發(fā)射臺(tái)UPS供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合個(gè)人維護(hù)UPS設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了UPS使用維護(hù)中應(yīng)注意的問題。

UPS電源；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；維護(hù)管理；注意事項(xiàng)

引言

不間斷電源UPS（UninterruptiblePowerSystem），是一種含有儲(chǔ)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(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是1臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電斷電（事故停電）時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載不受損壞。

隨著自動(dòng)化技術(shù)在廣播發(fā)射臺(tái)站的不斷推廣，廣播發(fā)射臺(tái)站搭建的臺(tái)站運(yùn)行管理系統(tǒng)、機(jī)房平臺(tái)自動(dòng)化管理系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)、自臺(tái)質(zhì)量保證系統(tǒng)等系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用，各類系統(tǒng)配套使用硬件設(shè)備如工控機(jī)、服務(wù)器、傳感器、光端機(jī)、PLC等對電源的供電穩(wěn)定性和純凈度要求極高，否則會(huì)嚴(yán)重影響其使用壽命。由于廣播發(fā)射臺(tái)站遠(yuǎn)離城市，供電極不穩(wěn)定，外電瞬間閃絡(luò)極易造成電子設(shè)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(biāo)評價(jià)1臺(tái)UPS的優(yōu)劣時(shí)，要根據(jù)電網(wǎng)條件、用電環(huán)境、自然環(huán)境、用電設(shè)備的特殊要求、使用維護(hù)水平等因素來綜合考慮。臺(tái)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(jī)開、關(guān)機(jī)產(chǎn)生的低頻干擾，發(fā)射機(jī)及傳輸饋線工作時(shí)產(chǎn)生的高頻輻射干擾，這些干擾會(huì)對正常運(yùn)行的電子設(shè)備造成嚴(yán)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(shè)備。為了克服這些干擾對用電設(shè)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(fù)載容量是選擇UPS時(shí)首先要考慮的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。容量越大，表示可同時(shí)接入到UPS上使用的設(shè)備越多。根據(jù)所用設(shè)備的總負(fù)載量統(tǒng)計(jì)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(fù)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(shí)際設(shè)備功率×安全系數(shù)。其中，安全系數(shù)是為了滿足大型設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的電流要求，一般選1.5。除考慮目前實(shí)際負(fù)載以外，還要考慮今后設(shè)備的增加所帶來的增容問題。因此，UPS的功率應(yīng)在現(xiàn)有負(fù)載的基礎(chǔ)上再增加15%的余量，并盡可能選用單臺(tái)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(jià)格也更昂貴，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

1.2蓄電池的選擇

蓄電池是整個(gè)UPS系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其性能直接關(guān)系到整個(gè)UPS系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。在購買UPS時(shí)，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(wù)和完善的技術(shù)支持。在同等條件下還應(yīng)當(dāng)選擇在本地區(qū)設(shè)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(shí)維修。

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

式中：C表示電池容量，Ah；W表示負(fù)載容量，W；T表示放電時(shí)間，h；fE表示機(jī)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(jī)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(shí)用性，建議選擇在線型UPS供電系統(tǒng)，可選用遠(yuǎn)程監(jiān)控面板，配合廠家提供的監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制UPS的工作狀態(tài)。

2　UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在廣播發(fā)射臺(tái)站中，由于應(yīng)用大量自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要集中應(yīng)用在中控機(jī)房、發(fā)射機(jī)房等技術(shù)部門，UPS設(shè)備也在這兩類部門得到最廣泛的應(yīng)用。

2.1中控機(jī)房UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中控機(jī)房是發(fā)射臺(tái)站的大腦和中樞，集自動(dòng)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(jī)房內(nèi)設(shè)備集中且種類繁多，有服務(wù)器、硬件防火墻、衛(wèi)星接收機(jī)、功分器、視頻監(jiān)視設(shè)備、工控機(jī)等各種硬件設(shè)備，適合采用1臺(tái)大功率的UPS為所有負(fù)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，提高了供電的可靠性。

中控機(jī)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(dú)立，任何一路故障不會(huì)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(shè)備的機(jī)柜上還單獨(dú)安裝有小型UPS為其單獨(dú)供電，以免在主UPS系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)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(dú)的開關(guān)控制，即使主回路有故障引起開關(guān)動(dòng)作，UPS即時(shí)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(huì)造成UPS所帶負(fù)載失電。

2.2發(fā)射機(jī)房UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)射機(jī)房是各類自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的最底層，用電設(shè)備以工控機(jī)、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(shè)備比較分散、獨(dú)立，適合采用中小功率UPS分散供電。

3　 UPS系統(tǒng)使用和維護(hù)注意事項(xiàng)

1）定期對電池性能進(jìn)行檢查并放電。由于電池在充放電時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(fù)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(yīng)及時(shí)予以更換。一般建議電池在使用3年以后，每3～6個(gè)月應(yīng)檢查一次電解液泄漏情況。

一般情況下，建議每3～4個(gè)月進(jìn)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(fù)市電供給，UPS設(shè)備將再對電池進(jìn)行充電備用。進(jìn)行放電操作時(shí)，在將UPS的供電開關(guān)切斷后，UPS會(huì)自行進(jìn)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(shí)間。在放電開始時(shí)記錄下機(jī)內(nèi)電池的電壓值，作為完成放電后電池再次充電完成時(shí)的狀態(tài)的對照值。

2）加強(qiáng)設(shè)備日常運(yùn)行巡視。在對UPS的日常管理時(shí)，應(yīng)該每天進(jìn)行巡視，檢查UPS輸出功率和電壓、電流、頻率、負(fù)載參數(shù)等工作狀態(tài)的變化情況。同時(shí)，還應(yīng)該注意UPS設(shè)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(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范操作。使用UPS電源時(shí)，應(yīng)務(wù)必遵守產(chǎn)品說明書的有關(guān)規(guī)定，保證所有接線符合要求，不得隨意改變其相序。同時(shí)，禁止在UPS輸出端口接帶有感性的負(fù)載。因UPS電源的電壓輸出波動(dòng)過大會(huì)使UPS電源無法正常工作，因此還要盡量避免因負(fù)載突然變化，

4）禁止頻繁關(guān)閉、開啟UPS電源和超負(fù)載使用。

5）使用UPS電源時(shí)應(yīng)防止過度放電，對于長期存放的UPS電源，應(yīng)每隔3～6個(gè)月對UPS電源開機(jī)使用和充電，避免主機(jī)和電池?fù)p壞。

6）定期對UPS電源進(jìn)行維護(hù)工作，清除機(jī)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(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況等。

4　結(jié)語

UPS對安全播出相關(guān)系統(tǒng)及IT設(shè)備的安全運(yùn)行提供了有效保障。本文從廣播發(fā)射臺(tái)站大規(guī)模自動(dòng)化需求出發(fā)，對UPS供電系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，并從UPS的選擇、日常管理、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)提出了UPS的整個(gè)生命周期的維護(hù)方法，為安全播出系統(tǒng)及IT設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

（編輯：苗運(yùn)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(shù)

2016-05-16

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