談UPS系統在圖像監控系統中的應用

鄭心勤 邵珠芬 謝小玉

（1.中國水利水電第五工程局有限公司機電制造安裝分局，四川 成都 610225；2.浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 東陽 322100)

概述

華東桐柏抽水蓄能電站，是一座日調節純抽水蓄能的電站，共有4臺主軸單極混流可逆式水泵水輪機組，總裝機容量1200MW。該電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統、地下洞室群、地面開關站、中控樓等部分組成。整個電站按"無人值班、少人值守"模式進行設計。圖像監控系統，作為一種重要的現代化監測、控制、管理手段，在整個桐柏電站電力系統中，主要對電站主要設備的監視和變電站的防火、防盜起著不可缺少的作用。

1 桐柏電站工業電視監控系統的結構特點

目前，隨著圖像監控系統的不斷發展，加上數字視頻技術的逐漸成熟，其主要是通過傳統的模擬視頻采集技術將重要現場實時狀況進行采樣，并利用標準的視頻轉換技術再通過光纖傳送技術，把實時的高質量視頻信號和實時的動力環境數據傳送至主控站，實現對現場的集中監控管理。

華東桐柏電站的圖像監控系統主要由主控站、分控站、轉換站、前端設備、傳輸設備（單模光纜、視頻電纜、控制和電源電纜）組成。核心設備是數字硬盤錄像機，前端攝像機的視頻、控制信號均能傳到各轉換站和監控工作站。同時通過專用網絡可以將視頻和控制信號傳到分控中心。

主控站布置于電站中央控制室中，主要設備布置于控制臺上及圖像控制柜和監視器柜內，主要由圖像監控工作站（含監控軟件）、數字硬盤錄像機、電磁兼容型監視器、視頻/數據合一光端機、快速以太網交換機、路由器、轉換器、UPS不間斷電源和隔離穩壓電源等設備組成。分控站位于杭州遠方控制中心。分控站為含監控軟件的監控終端。3套轉換站主要設備包括轉換站控制柜和UPS，分別布置于地下副廠房通信室、開關站繼保室、上庫啟閉機樓控制設備室；5套轉換站控制箱主要設備包括裝有視頻/數據合一光端機，分別布置于上庫溢洪門啟閉機室、下庫進/出水口啟閉機房、絕緣透平油庫值班室、導流放洞事故閘門啟閉機室、35KV備用電源變電所。

2 不間斷電源系統（UPS）的應用

華東桐柏電站，圖像監控系統在竣工投產初期，由于整套系統的電源直接引至220V廠用電系統,每次在倒運廠用電時總會發生監控視頻中斷現象。為了避免短時電源中斷，影響前端設備的壽命，分別在主控站和3套轉換站安裝不間斷電源系統（UPS）。

不間斷電源系統(UPS)主要由主機和蓄電池組成，其功能形式，主要分為三種：一種是后備式，另一種是在線式，還有一種介于兩者之間的在線互動式。

2.1 后備式（UPS）不間斷電源系統

此形式的（UPS）不間斷電源系統，在市電正常情況下，一方面，市電經過濾波后，直接給負載設備供電，一方面，市電經濾波后，通過充電器給蓄電池浮動充電。當市電失電后，自動啟動逆變電路將電池的直流電轉換為穩定的交流電輸出，給負載供電。平時由于是由市電直接給負載供電，所以無法達到穩壓、穩頻、凈化市電的功能。

2.2 在線式（UPS）不間斷電源

在線式UPS電源與后備式相比較，有不同在于，它主要由整流器、逆變器、靜態轉換開關和后備電池組成。在市電正常時，它首先將交流電變成直流電，一方面通過充電電路給蓄電池浮動充電，一方面進行脈寬調制、濾波，再將直流電重新變成交流電源向負載供電；其逆變器始終處于工作狀態，一旦市電中斷，立即改為由蓄電池通過逆變器將直流電轉換為正弦波交流電給負載供電。因此,在線式UPS不間斷電源，輸出的交流電源是經過逆變器重新產生，其電壓、波形頻率由UPS本身控制，具有穩壓、穩頻、凈化和不間斷等功能，大大改善了供電的品質，保護了負載安全、有效的工作。所以適用于對電源有較高要求的場合。

2.3 在線互動式UPS

這是一種智能化的UPS，除具有在線式UPS的功能外，還可以自動偵測市電的電壓，可以提供高精度的正弦波交流電輸出。這里不作詳細介紹。

華東桐柏電站圖像監控系統所采用的UPS系統，每套均配有蓄電池有20節，每節12V，串聯構成電壓為240V直流，蓄電池與主機構成一套在線式正波形不間斷供電系統，并帶有維修開關。它對輸入的市電電壓不斷調整、濾波、在市電中斷的情況下，能利用自身所帶的蓄電池通過逆變電路將直流電轉換為220V交流電給負荷繼續供電，保證負載能正常運轉，同時，給負載輸出的電壓具有穩壓、穩頻、凈化的作用。同時，該UPS設備所配備的主機是可外接電池的長效機型，簡稱6KS。運行時，當市電正常，此時市電燈、逆變燈亮，電池燈、旁路燈不亮，若市電電壓或頻率超出正常范圍時，市電燈會閃爍，UPS會轉入電池模式給負載供電，此時，電池燈、逆變燈亮。需注意一點，正常情況下，市電模式的負載指示燈會作為后備時間內的電池容量水平指示，當進入電池運行模式時，燈的數量會隨電池容量的增減顯示數量。當市電燈、旁路燈亮時，說明此時負載所接的電源只是由市電直接供給，UPS在旁路模式下工作，不具備后備功能。

3 UPS的日常維護

3.1 主機的維護及注意事項

UPS設備，它對環境溫度要求不高，但要求室內清潔衛生，否則灰塵遇潮濕會影響設備的壽命。在斷電時，應避免帶負載啟動UPS電源，應先關掉負載，等UPS啟動后再開啟負載，否則會有多負載的沖擊電流和供電電流造成UPS電源瞬間過載，嚴重時會損壞變換器。

3.2 蓄電池的維護及注意事項

3.21 盡管使用的是免維護蓄電池，要防止電池短路或深度放電，深度放電會造成電池內阻增大或充電電壓過低從而導致降低甚至失去充電能力，放電程度越深，循環壽命越短；要避免大電流充放電，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，內阻增大，容量下降，壽命縮短；由于組合電池電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電聯接條、輸出線時應有安全保障；

3.2.2 由于電站不會經常停電，蓄電池長期處于浮充的充電狀態，必須定期(三個月)人為中斷供電，使UPS帶負載放電。 半年還應該給UPS測量一下電池的端電壓。如果電壓超過1V就應該使用恒壓限流(0.5A)充電，一旦當發現電池電壓異常、物理損傷、電解 液泄漏、溫度異常等現象，只能換新電池。更換蓄電池時不能把不同容量、不同廠家、不同性能的電池聯在一起，否則會影響整組蓄電池的性能。

3.2.3 不宜滿載或過度輕載。不要按照UPS的額定功率去使用它，長期滿載狀態將直接影響UPS壽命。一般情況下，在線式UPS的負載量應該控制在70%～80%，而后備式的UPS的負載量應該控制在60%～70%。過度輕載也不好，雖然不如過載那么嚴重，但同樣也會影響UPS使用壽命。

結束語

桐柏電站圖像監控系統不間斷供電系統（UPS）的應用，保證了整個圖像監控系統的運行可靠性。更好地完成了電站地下廠房、上下庫、開關站、中控室等主要場所和關鍵設備進行遠方監視；電站主要設備現場狀況定期巡視，監視火警及安全保衛任務，能實時準確對監視場景進行錄像，便于事故分析。

[1]段萬普.蓄電池的使用與維護[M]北京：電子工業出版社,2011年4月.

[2]王增福，曲學基.中小型UPS的工作原理及其應用[J]UPS應用,2005年第2期（P57~63）.