文/楊青坡

（作者單位：河南省廣播電視發(fā)射臺）

引言

維護好廣播電視發(fā)射臺發(fā)射機房的設(shè)備，減少因外電故障、閃斷造成的播出故障，事關(guān)重大。不間斷電源（UPS）的投入應(yīng)用，通過穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源對廣電的設(shè)備起到了很好的保護作用。在面對失壓、雜波干擾、突波、斷電等電力故障時，通過連接逆變器的電池組，有效應(yīng)對了外電故障問題。

1.UPS電源完善措施

（1）當(dāng)UPS檢測電路中的接觸器控制信號板和靜態(tài)電源開關(guān)發(fā)生故障時，靜態(tài)電源開關(guān)或控制信號板無法動作，任何操作都無法使UPS轉(zhuǎn)入旁路供電。

（2）UPS因場地改造或增容時，需要不間斷連續(xù)供電情況下，進行不帶電移機。

（3）UPS要實現(xiàn)不斷電維修需要有維修旁路，目前的大部分UPS都有內(nèi)置維修旁路，但是，使用內(nèi)置維修旁路的UPS在故障后只能在UPS原來所在位置進行維修，不能拆掉連線移到別的地方去進行維修。當(dāng)UPS所在區(qū)域空間比較狹小時，維修會十分不方便。

基于以上原因，我機房設(shè)計和安裝了發(fā)射機房UPS外置檢修旁路系統(tǒng)，設(shè)計合理的外置檢修旁路系統(tǒng)不僅能為機房不間斷供電提供有力保障，也能解決不間斷供電（UPS）系統(tǒng)因為自身元器件產(chǎn)生的問題導(dǎo)致的廣播電視發(fā)射設(shè)備斷電造成停播。鑒于此，進一步完善不間斷供電系統(tǒng)是保障機房廣播電視設(shè)備運行的重要一環(huán)。

2.UPS外置檢修旁路系統(tǒng)設(shè)計方案

新設(shè)置的發(fā)射機房大容量UPS外置檢修旁路系統(tǒng)，能夠有效地完善廣播電視發(fā)射機房的不間斷供電（UPS）系統(tǒng)質(zhì)量，消除因UPS系統(tǒng)自身問題而造成的停播事故，增強了廣播電視信號傳輸?shù)陌踩煽啃?。我臺主要從以下幾個方面入手，提升系統(tǒng)的整體可靠性。

2.1 合理的外置旁路設(shè)計

為確保廣播電視節(jié)目安全優(yōu)質(zhì)播出和傳輸，我臺發(fā)射機設(shè)備對動力的設(shè)計是兩路外電互為主備，添加UPS外置檢修旁路系統(tǒng)中采用兩路電源一起接入旁路，配電柜內(nèi)主備電源自投裝置可確保一路外電故障時自動切換并獨立供電。當(dāng)兩路電源都斷電時，不間斷電源（UPS）系統(tǒng)的蓄電池直流電通過逆變器變換為交流正弦波電壓供給發(fā)射機負載。當(dāng)外電恢復(fù)，不間斷電源（UPS）系統(tǒng)不能動作時，使用UPS外置檢修旁路系統(tǒng)切換至外電為發(fā)射設(shè)備不間斷供電，繼而有充足的時間檢修不間斷電源（UPS）系統(tǒng)。

由于我臺現(xiàn)使用兩路外電在供電的配電柜內(nèi)均帶有自投裝置，一路外電故障，自投裝置可在2S內(nèi)將電源切至另一路外電，借助現(xiàn)有的優(yōu)勢，我們計劃將配電柜內(nèi)稍作改動，去掉原有自投裝置輸出端至發(fā)射機空氣開關(guān)之間的聯(lián)接線路。將UPS外置檢修旁路系統(tǒng)的輸出端和輸入端分別和以上兩部分端子間相連，再將不間斷電源（UPS）系統(tǒng)串入UPS外置檢修旁路系統(tǒng)中，先在物理鏈路上構(gòu)成回路，這樣一方面降低了施工材料的耗損，另一方面減少了電路中的元器件，也降低了元器件故障引起的設(shè)備斷電造成停播的風(fēng)險幾率。

2.2 UPS外置檢修旁路系統(tǒng)特點

2.2.1 檢修時可完全脫離主系統(tǒng)形成自身供電回路

UPS外置檢修旁路系統(tǒng)作為應(yīng)急切換和設(shè)備檢修用的旁路系統(tǒng)。安裝這個旁路可以保證在發(fā)射機房發(fā)射機設(shè)備由UPS不間斷電源供電的情況下，當(dāng)UPS電源需要檢修或出現(xiàn)故障時就可以利用此旁路將全部負荷的供電轉(zhuǎn)換到外電上，解決了供電單一節(jié)點問題，保證廣播電視節(jié)目的安全播出。

2.2.2 可供隨時調(diào)閱的人機交互系統(tǒng)

發(fā)射機房的UPS外置檢修旁路系統(tǒng)應(yīng)具備智能性，能夠?qū)ぷ鳡顟B(tài)進行監(jiān)測，記錄UPS外置檢修旁路工作時的相關(guān)參數(shù)。并且具備故障的診斷和自檢功能，當(dāng)系統(tǒng)工作發(fā)生異常時，能夠提示并自動記錄相關(guān)的信息，以便于查閱和應(yīng)對故障。

2.3 增加UPS外置檢修旁路

我臺原有UPS旁路僅有靜態(tài)旁路，而沒有檢修旁路。UPS靜態(tài)旁路是指不間斷電源（UPS）的輸入輸出之間的一個電路通路，通路中不是簡單的一條直通導(dǎo)線，中間可能串聯(lián)了空開、電子開關(guān)及簡單的濾波裝置等。對UPS而言，旁路有兩種，一種是UPS靜態(tài)旁路，當(dāng)不UPS出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)到UPS靜態(tài)旁路，也可通過人為操作來轉(zhuǎn)UPS靜態(tài)旁路；一種是外置檢修旁路，在系統(tǒng)需要維修維護時，外電繞過不間斷電源系統(tǒng)臨時直接給負載供電，負載不受不間斷電源系統(tǒng)保護。系統(tǒng)設(shè)置輸入開關(guān)、輸出開關(guān)以及維修開關(guān)，在市電正常的情況下，不間斷電源（UPS）有兩種工作狀態(tài)，即正常狀態(tài)和旁路狀態(tài)，前者，UPS的逆變器工作，輸出標準電壓給負載，輸入輸出壓差很大，因為輸入的外電和不間斷電源（UPS）系統(tǒng)逆變輸出在電壓幅值和諧波失真度上均有不同程度的差異；后者，不間斷電源（UPS）系統(tǒng)內(nèi)部的旁路靜態(tài)開關(guān)閉合，外電經(jīng)靜態(tài)開關(guān)直接供給負載，輸入輸出的壓差很小，在1V左右。在正常情況下，輸入、輸出開關(guān)閉合，維修開關(guān)斷開；需要維修維護或緊急情況時，輸入、輸出斷開，維修開關(guān)閉合。

簡而言之，靜態(tài)旁路是內(nèi)部旁路，作用是當(dāng)不間斷電源（UPS）故障時保證與外電間進行無間斷切換。維護旁路是外部旁路，是作為不間斷電源（UPS）系統(tǒng)檢修時，對不間斷電源（UPS）系統(tǒng)進行隔離所使用的。所以，增設(shè)UPS外置檢修旁路是保證安全播出的必要措施。

3.UPS外置檢修旁路系統(tǒng)的工作原理

圖1 系統(tǒng)正常外電輸入電路圖

上圖為在UPS外置檢修旁路系統(tǒng)電路圖，當(dāng)外電供電輸入正常時，接入三條通路中。

第一部分主回路通過K3空氣開關(guān)連接外電與充電器以及逆變器，充電裝置將外電交流電源通過自耦變壓器降壓、整流和濾波完成了交流-直流的轉(zhuǎn)換，并送至逆變器，通過K4開關(guān)的閉合得到穩(wěn)定的交流電源，并同時通過K5蓄電池組充電。UPS 系統(tǒng)中逆變器在電池組提供的直流電源下完成工作，此時，不需要外電供電轉(zhuǎn)變?yōu)槟孀兤鞴╇?，這個轉(zhuǎn)換時間是同步的，里面裝置采用大功率的IGBT模塊全橋逆變電路，功率富余較多，而且輸出阻抗很小。

第二部分通路屬于UPS 靜態(tài)旁路，由于UPS 系統(tǒng)具有過載保護的功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生超載，在旁路開關(guān)K2以及SSM整流橋的作用下，會自動轉(zhuǎn)換為UPS靜態(tài)旁路，并在負載恢復(fù)正常時自動返回。如果超載現(xiàn)象嚴重，逆變器將停止工作并轉(zhuǎn)換到UPS 靜態(tài)旁路，此時K3空開跳閘。只有故障消除，合上K3空開，系統(tǒng)才能恢復(fù)主路供電模式。

第三部分通路為UPS外置檢修旁路狀態(tài)，是在當(dāng)維修和保養(yǎng) UPS 時才可啟動 ，K4和 K1開關(guān)為連動式開關(guān)，當(dāng)手動合上K1開關(guān)， K4開關(guān)隨即斷開，這樣可以達到UPS 維護時負載得到不間斷電源，從而不經(jīng)過 UPS 供電，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

4.UPS外置檢修旁路系統(tǒng)的測試

為了確保UPS外置檢修旁路系統(tǒng)能夠正常使用，檢驗其穩(wěn)定性與可靠性是非常重要的一項工作。對UPS外置檢修旁路系統(tǒng)的測試主要分兩部分：切換至檢修旁路狀態(tài)和切回至正常狀態(tài)。

4.1 切換至外置檢修旁路步驟（UPS所帶負載不斷電）

按UPS面板上的“逆變停機”按鈕2S以上，按對應(yīng)的確認鍵關(guān)閉逆變器?，F(xiàn)象：UPS面板上逆變指示燈熄滅，旁路指示燈綠色亮，旁路供電。

斷開電池柜上電池開關(guān)，打開UPS外置檢修旁路上的無操作鎖扣，閉合UPS外置檢修旁路開關(guān)K1?，F(xiàn)象：觀察UPS面板顯示輸入電流為“0”。

依次斷開UPS外置檢修旁路輸入開關(guān)K3、輸出開關(guān)K4?，F(xiàn)象：UPS面板顯示屏、指示燈熄滅，系統(tǒng)在UPS外置檢修旁路狀態(tài)供電。

4.2 外置檢修旁路切換至逆變供電步驟

閉合UPS外置檢修旁路輸出空開K4。現(xiàn)象：UPS面板上的旁路供電指示燈綠色亮，負載指示燈綠色亮。

依次閉合各臺UPS外置檢修旁路開關(guān)K3和相應(yīng)電池組開關(guān)?，F(xiàn)象：等待各臺UPS面板上整流器指示燈綠色由閃爍變成常亮后，整流器啟動完畢。當(dāng)各臺電池接觸器閉合后，電池指示燈紅色熄滅。

斷開UPS外置檢修旁路K1，按UPS操作面板上的“逆變啟動”按鈕持續(xù)2S以上?，F(xiàn)象：各臺UPS逆變器啟動，直到面板上逆變器指示燈呈綠色，逆變器啟動完畢，旁路指示燈綠色熄滅。

經(jīng)測試，該UPS外置檢修旁路系統(tǒng)各項指標達到項目設(shè)計要求，性能穩(wěn)定可靠。

結(jié)語

UPS 電源系統(tǒng)在廣播電視發(fā)射臺的應(yīng)用，不僅改善了電網(wǎng)質(zhì)量，而且對傳輸發(fā)射起到極其重要的保障作用。從設(shè)備投入運行幾個月時間來看，首先設(shè)備易于操作，性能穩(wěn)定，達到了設(shè)計之初的預(yù)定目標，特別是在近期的一次外電閃斷中，由于外電連續(xù)沖擊，導(dǎo)致UPS電源無輸出，立即倒檢修旁路開關(guān)，系統(tǒng)發(fā)揮了很好的作用。