談UPS系統(tǒng)在圖像監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭心勤 邵珠芬 謝小玉

（1.中國(guó)水利水電第五工程局有限公司機(jī)電制造安裝分局，四川 成都 610225；2.浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 東陽(yáng) 322100)

概述

華東桐柏抽水蓄能電站，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能的電站，共有4臺(tái)主軸單極混流可逆式水泵水輪機(jī)組，總裝機(jī)容量1200MW。該電站樞紐由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下洞室群、地面開(kāi)關(guān)站、中控樓等部分組成。整個(gè)電站按"無(wú)人值班、少人值守"模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)，作為一種重要的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)、控制、管理手段，在整個(gè)桐柏電站電力系統(tǒng)中，主要對(duì)電站主要設(shè)備的監(jiān)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(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前，隨著圖像監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，加上數(shù)字視頻技術(shù)的逐漸成熟，其主要是通過(guò)傳統(tǒng)的模擬視頻采集技術(shù)將重要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行采樣，并利用標(biāo)準(zhǔn)的視頻轉(zhuǎn)換技術(shù)再通過(guò)光纖傳送技術(shù)，把實(shí)時(shí)的高質(zhì)量視頻信號(hào)和實(shí)時(shí)的動(dòng)力環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至主控站，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的集中監(jiān)控管理。

華東桐柏電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由主控站、分控站、轉(zhuǎn)換站、前端設(shè)備、傳輸設(shè)備（單模光纜、視頻電纜、控制和電源電纜）組成。核心設(shè)備是數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)，前端攝像機(jī)的視頻、控制信號(hào)均能傳到各轉(zhuǎn)換站和監(jiān)控工作站。同時(shí)通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)可以將視頻和控制信號(hào)傳到分控中心。

主控站布置于電站中央控制室中，主要設(shè)備布置于控制臺(tái)上及圖像控制柜和監(jiān)視器柜內(nèi)，主要由圖像監(jiān)控工作站（含監(jiān)控軟件）、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)、電磁兼容型監(jiān)視器、視頻/數(shù)據(jù)合一光端機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、轉(zhuǎn)換器、UPS不間斷電源和隔離穩(wěn)壓電源等設(shè)備組成。分控站位于杭州遠(yuǎn)方控制中心。分控站為含監(jiān)控軟件的監(jiān)控終端。3套轉(zhuǎn)換站主要設(shè)備包括轉(zhuǎn)換站控制柜和UPS，分別布置于地下副廠房通信室、開(kāi)關(guān)站繼保室、上庫(kù)啟閉機(jī)樓控制設(shè)備室；5套轉(zhuǎn)換站控制箱主要設(shè)備包括裝有視頻/數(shù)據(jù)合一光端機(jī)，分別布置于上庫(kù)溢洪門(mén)啟閉機(jī)室、下庫(kù)進(jìn)/出水口啟閉機(jī)房、絕緣透平油庫(kù)值班室、導(dǎo)流放洞事故閘門(mén)啟閉機(jī)室、35KV備用電源變電所。

2 不間斷電源系統(tǒng)（UPS）的應(yīng)用

華東桐柏電站，圖像監(jiān)控系統(tǒng)在竣工投產(chǎn)初期，由于整套系統(tǒng)的電源直接引至220V廠用電系統(tǒng),每次在倒運(yùn)廠用電時(shí)總會(huì)發(fā)生監(jiān)控視頻中斷現(xiàn)象。為了避免短時(shí)電源中斷，影響前端設(shè)備的壽命，分別在主控站和3套轉(zhuǎn)換站安裝不間斷電源系統(tǒng)（UPS）。

不間斷電源系統(tǒng)(UPS)主要由主機(jī)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(dòng)式。

2.1 后備式（UPS）不間斷電源系統(tǒng)

此形式的（UPS）不間斷電源系統(tǒng)，在市電正常情況下，一方面，市電經(jīng)過(guò)濾波后，直接給負(fù)載設(shè)備供電，一方面，市電經(jīng)濾波后，通過(guò)充電器給蓄電池浮動(dòng)充電。當(dāng)市電失電后，自動(dòng)啟動(dòng)逆變電路將電池的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流電輸出，給負(fù)載供電。平時(shí)由于是由市電直接給負(fù)載供電，所以無(wú)法達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)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(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和后備電池組成。在市電正常時(shí)，它首先將交流電變成直流電，一方面通過(guò)充電電路給蓄電池浮動(dòng)充電，一方面進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電重新變成交流電源向負(fù)載供電；其逆變器始終處于工作狀態(tài)，一旦市電中斷，立即改為由蓄電池通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為正弦波交流電給負(fù)載供電。因此,在線式UPS不間斷電源，輸出的交流電源是經(jīng)過(guò)逆變器重新產(chǎn)生，其電壓、波形頻率由UPS本身控制，具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、凈化和不間斷等功能，大大改善了供電的品質(zhì)，保護(hù)了負(fù)載安全、有效的工作。所以適用于對(duì)電源有較高要求的場(chǎng)合。

2.3 在線互動(dòng)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(dòng)偵測(cè)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(xì)介紹。

華東桐柏電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)所采用的UPS系統(tǒng)，每套均配有蓄電池有20節(jié)，每節(jié)12V，串聯(lián)構(gòu)成電壓為240V直流，蓄電池與主機(jī)構(gòu)成一套在線式正波形不間斷供電系統(tǒng)，并帶有維修開(kāi)關(guān)。它對(duì)輸入的市電電壓不斷調(diào)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(guò)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為220V交流電給負(fù)荷繼續(xù)供電，保證負(fù)載能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，給負(fù)載輸出的電壓具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、凈化的作用。同時(shí)，該UPS設(shè)備所配備的主機(jī)是可外接電池的長(zhǎng)效機(jī)型，簡(jiǎn)稱(chēng)6KS。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)市電正常，此時(shí)市電燈、逆變燈亮，電池?zé)簟⑴月窡舨涣粒羰须婋妷夯蝾l率超出正常范圍時(shí)，市電燈會(huì)閃爍，UPS會(huì)轉(zhuǎn)入電池模式給負(fù)載供電，此時(shí)，電池?zé)簟⒛孀儫袅痢Ｐ枳⒁庖稽c(diǎn)，正常情況下，市電模式的負(fù)載指示燈會(huì)作為后備時(shí)間內(nèi)的電池容量水平指示，當(dāng)進(jìn)入電池運(yùn)行模式時(shí)，燈的數(shù)量會(huì)隨電池容量的增減顯示數(shù)量。當(dāng)市電燈、旁路燈亮?xí)r，說(shuō)明此時(shí)負(fù)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(hù)

3.1 主機(jī)的維護(hù)及注意事項(xiàng)

UPS設(shè)備，它對(duì)環(huán)境溫度要求不高，但要求室內(nèi)清潔衛(wèi)生，否則灰塵遇潮濕會(huì)影響設(shè)備的壽命。在斷電時(shí)，應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)UPS電源，應(yīng)先關(guān)掉負(fù)載，等UPS啟動(dòng)后再開(kāi)啟負(fù)載，否則會(huì)有多負(fù)載的沖擊電流和供電電流造成UPS電源瞬間過(guò)載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞變換器。

3.2 蓄電池的維護(hù)及注意事項(xiàng)

3.21 盡管使用的是免維護(hù)蓄電池，要防止電池短路或深度放電，深度放電會(huì)造成電池內(nèi)阻增大或充電電壓過(guò)低從而導(dǎo)致降低甚至失去充電能力，放電程度越深，循環(huán)壽命越短；要避免大電流充放電，否則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，內(nèi)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(xiǎn)，因此裝卸導(dǎo)電聯(lián)接條、輸出線時(shí)應(yīng)有安全保障；

3.2.2 由于電站不會(huì)經(jīng)常停電，蓄電池長(zhǎng)期處于浮充的充電狀態(tài)，必須定期(三個(gè)月)人為中斷供電，使UPS帶負(fù)載放電。 半年還應(yīng)該給UPS測(cè)量一下電池的端電壓。如果電壓超過(guò)1V就應(yīng)該使用恒壓限流(0.5A)充電，一旦當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池電壓異常、物理?yè)p傷、電解 液泄漏、溫度異常等現(xiàn)象，只能換新電池。更換蓄電池時(shí)不能把不同容量、不同廠家、不同性能的電池聯(lián)在一起，否則會(huì)影響整組蓄電池的性能。

3.2.3 不宜滿(mǎn)載或過(guò)度輕載。不要按照UPS的額定功率去使用它，長(zhǎng)期滿(mǎn)載狀態(tài)將直接影響UPS壽命。一般情況下，在線式UPS的負(fù)載量應(yīng)該控制在70%～80%，而后備式的UPS的負(fù)載量應(yīng)該控制在60%～70%。過(guò)度輕載也不好，雖然不如過(guò)載那么嚴(yán)重，但同樣也會(huì)影響UPS使用壽命。

結(jié)束語(yǔ)

桐柏電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)不間斷供電系統(tǒng)（UPS）的應(yīng)用，保證了整個(gè)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。更好地完成了電站地下廠房、上下庫(kù)、開(kāi)關(guān)站、中控室等主要場(chǎng)所和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視；電站主要設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)狀況定期巡視，監(jiān)視火警及安全保衛(wèi)任務(wù)，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確對(duì)監(jiān)視場(chǎng)景進(jìn)行錄像，便于事故分析。

[1]段萬(wàn)普.蓄電池的使用與維護(hù)[M]北京：電子工業(yè)出版社,2011年4月.

[2]王增福，曲學(xué)基.中小型UPS的工作原理及其應(yīng)用[J]UPS應(yīng)用,2005年第2期（P57~63）.