集中式UPS電源在無線發射臺站中的應用

占榮郎

國家新聞出版廣電總局七五一臺，福建南平 354000

集中式UPS電源在無線發射臺站中的應用

占榮郎

國家新聞出版廣電總局七五一臺，福建南平 354000

本文闡述了無線發射臺站采用集中式UPS電源供電方案，并對集中式UPS電源設備的功能特點、運行與維護進行詳細的分析。無線發射臺站采用集中式UPS電源，既可提高UPS電源的可靠性及效率，確保安全播出工作的正常運行，又可達到國家節能減排的要求。

集中式；UPS；冗余模塊化；維護

無線發射臺站主要工作是國內外中、短波廣播節目的覆蓋、實驗任務，安全播出工作是無線發射臺站的中心工作。隨著自動化、數字化、信息化方面改造的推進，UPS電源作為設備的保證電源也日益普遍，可有效防止突然斷電造成接收機、服務器、工控機等高端設備硬件損壞和重要數據的丟失。《廣播電視安全播出管理規定》無線發射轉播臺實施細則第五條：“發射控制設備和信號源應采用UPS供電，UPS電池組后備時間應滿足實際負荷工作30分鐘以上”。以前通常采用單個小功率UPS電源分別對單個設備供電，造成機房UPS數量多，安裝空間大，管理維護難，可靠性差，蓄電池的利用率低。本臺從工作實際出發，對UPS電源供電線路進行優化和改造，采用一種新型模塊化、智能化集中式UPS電源對發射控制設備、信號源設備等統一供電，取得良好的效果。本文加以詳細闡述。

1 集中式UPS供電方案

UPS電源在本臺主要應用在衛星節目接收設備、節目智能調度系統、各類網絡服務器、發射機自動化系統、發射機控制設備及關鍵設備器件等。通過對以上重要設備的功率計算，所需UPS系統負荷功率為100kVA，UPS主機配置為120kVA，UPS系統后備延時時間至少為30分鐘。通過對當前市場上UPS電源的了解和反復比對后，綜合安全性、可靠性、節能性等要求，并結合對安全播出工作的高標準，確認采用科士達科技股份有限公司的YMK3300系列模塊化UPS電源。工程項目系統配置方案圖如下圖所示。

1.1 市電輸入

市電采用400V三相五線制雙電源輸入，主用電源由400V抽屜柜400A05的6#抽屜柜供給，備用電源由400V抽屜柜400A05的5#抽屜柜供給。主用電源作為UPS（YMK3300）的輸入工作電源，供UPS主機正常工作；備用電源作為UPS的旁路電源，當UPS主機出現異態時，自動切換到備用電源輸出。

1.2 UPS主機

由6塊20kVA功率模塊與主機組成容量為120kVA的UPS主機，交流400V市電輸入電源由整流器轉換為直流電源。逆變器將此直流電源或來自電池的直流電源轉換為交流電通過輸出配電模塊提供給負載。市電中斷時，由電池通過逆變器給負載提供后備電源。逆變器故障或者保養和維修時，市電電源還可通過檢修旁路向負載供電。

1.3 蓄電池接線

根據設備負荷需求（100kVA）以及后備延長時間要求（30分鐘以上），蓄電池采用2*40個12V100Ah組成。該UPS蓄電池采用正負雙電池架構，一組由40節串聯而成，第20節負極與21節正極相連處引出一根中線，與電池組的正端及負端共三根線和UPS相接，電池組的正端與電池組中線之間的電池稱為負電池。第二組接法同第一組。第一組與第二組并聯輸出作為UPS的后備保護電源。蓄電池組連接線路圖如下圖所示。

1.4 負載輸出

UPS設計為4路負荷提供不間斷且高質量電源，如圖1所示。第一路電源至DX-200發射機，400A05的2#抽屜柜與UPS電源形成雙電源，供發射機板卡及關鍵器件，UPS電源為主用，可有效消除外電閃爍對發射機的影響；第二路電源至DX-600發射機，400A05的3#抽屜柜與UPS電源形成雙電源，供3個PB-200及TCU控制單元的各工作板卡及關鍵器件，UPS電源為主用，可有效消除外電閃爍對發射機的影響；第三路電源至節傳機房，供衛星接收機和網絡服務器；第四路電源至中控機房，供音頻處理器、質量保證系統、發射機自動化系統等。

2 集中式UPS電源設備功能特點分析

2.1 可靠性分析

1）輸入電壓動態范圍大。可在208V—478VAC范圍內正常工作，并且輸出可以接完全不平衡負載，當輸出接不平衡負載時，輸入電流三相均衡，可有效均衡三相電網的負載。

2） N+X并聯冗余設計。可根據負載的重要程度配置不同的冗余程度。可以任意設定冗余UPS模塊數，UPS可以最大容量提供輸出。當負載超過冗余設計值時，只要負載量沒有超過模塊的總容量，UPS能夠正常工作，并及時發出相應的警告。

3）模塊化設計。模塊容量20KVA，UPS系統由6個UPS模塊組成，總功率為120KVBA。使用時可根據負載的逐步投入而彈性的增加UPS模塊的數量。模塊與機柜間采用熱插拔技術，UPS模塊可以在線加入，在線拔出，實現“零”檢修時間。同時每個模塊內置自動旁路開關和相應的旁路均流電感，可提供良好的系統旁路供電的均流性能。

4）控制系統并聯冗余。每個模塊采用獨立控制系統，UPS模塊根據互享信息獨立進行控制，故障模塊失效后，可以立即與并機系統進行脫離，不對并機系統造成傷害。同時配合熱插拔技術，可以方便將故障模塊拔出進行維修。

2.2 智能性分析

1）數字化控制。該UPS各部分架構全部采用數字化控制，各項性能指標都非常優異。系統穩定度高，具備自我保護和故障診斷能力，同時也避免了模塊器件失效帶來的風險，使得控制系統更加穩定可靠。

2）系統超大LCD顯示。可提供豐富的UPS狀態信、警告、故障等信息，配合菜單式的顯示方式，用戶可以非常直觀操作LCD。同時，LCD帶觸摸屏功能，也可輕觸觸摸屏方便進行操作。

3）單模塊LCD顯示。單個模塊采用LCD和LED雙重顯示，用戶可直觀了解每個模塊的工作狀態和運行參數。如輸入/輸出電壓、頻率、負載大小、電池容量、機內溫度等。

4）電池智能管理。用戶可以完全根據后備時間進行電池配置，同時UPS可以通過面板LCD設置用戶配置的電池容量，自動分配合理的充電電流。也可以通過面板的LCD設定充電電流的大小及合適的充電電流。恒壓充電、恒流充電和浮充模式能自動平滑的切換。

2.3 安全性分析

1）分布匯流機柜。模塊化的UPS的系統布局中，創新引入分布匯流概念，可有效保障系統并聯的安全性。

2）EPO功能。系統配備EPO鍵，在緊急情況下按下EPO按鍵，可實現緊急關機。

3）日常維護安全方便。當UPS出現緊急情況時，可以切換到維修旁路供電，維修人員可實現以安全在線維護；如果故障的UPS模塊數少于等于冗余的UPS模塊數，可以在不影響其它模塊工作的情況下在線更換故障的UPS模塊，停機檢修時間為零。

4）完善的防雷措施。UPS的防雷裝置嚴格按照IEC標準設計和安裝，所用的防雷器件均采用軍品級產品，可大大消除雷電對UPS機房的危害。

3 UPS的運行與維護

3.1 接地與防雷

在電力線引入UPS機房前的交流電力變壓器的高壓側和低壓側，均應采取相應的防雷措施并可靠接地。

3.2 恒溫與除塵

YMK3300系列模塊化UPS電源，僅在用于冷卻的散熱風扇中存在機械部件，其余部件由固態電子元件構成，其對工作環境的要求比較嚴格。所以UPS機房應設置專用的空調系統，確保UPS電源運行中要做到恒溫、恒濕；并做到定期除塵，防止機內的風機將灰塵帶入機內沉積，及時清除空氣過濾網上的堵塞物。

3.3 定期巡視

及時觀察UPS顯示控制操作面板的各種狀態讀數，確保各項圖形顯示單元都處于正常運行狀態，所有電源的運行參數都處于正常值范圍內；加強對UPS故障和報警信息觀察；觀察UPS所帶的負載量各電池后備時間是否有變化等。

3.4 實時監控

YMK3300系列模塊化UPS電源監控模塊自帶SNMP（簡單網絡管理協議）卡槽，并擁有UPS主機的智能監控接口，通過外置網絡適配器，可實現實時監控。隨時了解UPS的運行情況，如輸入電壓、輸出電壓、輸出負載等，使維護人員對UPS的運行狀態有了全面的了解，及時發現UPS存在的隱患，確保UPS電源可靠運行。

3.5 電池管理

UPS電池為密閉式免維護電池。每月進行常規檢查，主要檢查電池組有無漏液、生鹽，極柱是否變形過熱，外殼有無變形，連接是否緊固，環境溫度是否合適等。定期觀察記錄浮充電壓，控制在合理范圍。每年進行一次容量放電，確保電池處于健康狀態，保證可靠運行。

集中式UPS電源充分滿足了國家節能減排的要求，為用戶節省了運營成本的同時，集中式UPS高安全可靠，高效率的運行，確保基層臺站信號源系統、發射機控制系統、自動化系統，信息化系統的穩定、不間斷運行，確保安全播出工作順利進行。

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1674-6708（2015）138-0094-02