淺談太原市有線電視機房UPS的選用與維護

郭慶

摘 要：收看電視是老百姓茶余飯后消遣的主要方式之一，作為有線電視運營商，保障電視信號的安全傳輸是電視機房工作者的重中之重。電力設備供應穩定是保障電視信號安全播出的基礎，保障電力的供應就意味著消除了最大的安全隱患。通過介紹UPS不間斷電源的類型、工作原理，并結合實際工作經驗，分析得出在日常實際工作中如何按實際情況去選購和維護UPS不間斷電源。

關鍵詞：有線電視機房；UPS不間斷電源；模擬機房；數字機房

中圖分類號：TN943.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.082

文章編號：2095-6835（2015）15-0082-02

有線電視機房要有穩定而不間斷的電源，才能保證電視節目安全、優質地播出，因而保障機房的供電不間斷十分重要。在平時工作中，如果遇到市電電網的電力中斷、檢修等情況，就會造成電源斷電；如果出現電壓波動、突波、雜波干擾、頻率偏移和閃跳、交換瞬變及諧波失真等現象，其根源都來自于電源故障，會對有線電視系統的硬件設備造成諸多不良影響。此外，意外的自然災害或人為事故，例如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路等也會導致有線電視系統服務中斷。可見，有線電視機房供電質量的優劣直接影響著系統的安全運行和服務質量。目前，UPS電源系統被越來越多地應用到有線電視前端機房、分前端機房等場所，所以我們有必要系統認識UPS不間斷電源，對實際操作維護經驗進行梳理、分享。

1 UPS不間斷電源的分類和工作原理

前端機房設備的供電采用三種方式，分別是市電、發電和UPS。UPS是供電必備的設備，一旦市電停電，UPS作為備用電池，只用微秒級的切換時間來保證設備的不間斷供電。

UPS電源包括主機和蓄電池兩個部分，按照工作方式可分為后備式、在線式和在線互動式三種類型。

1.1 后備式UPS

在市電正常的情況下，UPS處于非工作狀態，市電通過穩壓濾波直接給負載供電。此時，電池處于充電狀態。當市電超出其工作范圍或停電時，通過轉換開關轉為電池逆變供電。此時，電池的電通過逆變器轉換成交流正弦波或者方波供負載，而后備式UPS的缺點在于它的轉換時間較長，加上逆變器長時間不工作，可能在切換時造成切換不正常，形成單點故障。

1.2 在線式UPS

在市電正常時，由市電進行整流并將直流電壓提供給逆變器，由逆變器將直流電壓逆變成交流正弦波向負載提供電；在市電異常時，后備電池開始工作，逆變器由電池提供能量。在線式的UPS電源的逆變器始終處于工作狀態，保證無間斷輸出。其特點是有極寬的輸入電壓范圍、基本無切換時間且輸出電壓穩定、精度高，真正實現了對負載的無干擾、穩壓、穩頻和零切換時間，特別適合對電源要求較高的場合。

1.3 在線互動式UPS

UPS在市電正常時直接由市電向負載供電。當市電偏低或偏高時，通過UPS內部穩壓線路穩壓后輸出；當市電異常或停電時，通過轉換開關轉為電池逆變供電。與后備式UPS相比，在線互動式UPS轉換時間短，其交流輸出電壓穩定性好，但缺點是穩頻特性不理想。充電器由雙向變換器組成，充電效果不是非常好，不適合做長時延的UPS。

2 UPS不間斷電源的選購

太原有線電視機房目前有兩個前端，分別是數字電視機房和模擬電視機房。選擇UPS一般從容量、后備時間和今后設備的增加等因素方面考慮。

數字機房的用電設備總功率為55.9 kW。一臺120 kVA的UPS的最大負載功率為120 kVA×功率因數0.8=96 kW，UPS

不建議滿載運行，廠家建議合理的利用率是60%～70%，實際可承擔負載為96 kW×70%=67.2 kW。考慮到隨后數字機房會增加新的接收設備和更換大型交換機，120 kVA的UPS完全能滿足機房的需要。另外，為了提高安全性，我們選擇了雙機并機運行，也就是兩臺120 kVA的UPS同時運行帶負載，這樣不論哪臺出現故障，另一臺都能順利運行。

模擬機房的用電設備的總功率為12 kW，一臺60 kVA的UPS最大負載功率為60 kVA×0.8=48 kVA，48 kVA×70%=33.6 kVA。雖然模擬機房在整體轉換后關停，但是此機房今后還將用作數據存儲、監控機房等其他功能，需多預留些負載能力，所以選用了60 kVA的UPS。同樣基于機房安全性考慮，選擇了兩臺60 kVA的UPS并機運行。

電池方面的選用主要從設備的后備時間（續航時間）方面考慮。為了更好地理解UPS的配置和選擇依據，我將以我們機房購入的UPS系統為例。我們選用的蓄電池的基本參數為12 V/235 Ah的蓄電池。使用情況如下。

數字機房：UPS電池共計128塊（12 V/235 Ah），每臺UPS的主機容量為120 kVA；每臺UPS主機需要兩組電池并聯，共32塊/組×2組=64塊（兩組之間是并聯）；兩臺UPS主機需要64×2=128塊電池。

模擬機房：UPS電池共計60塊（12 V/235 Ah），每臺UPS主機容量為60 kVA，每臺UPS主機帶一組電池，每組30塊。

UPS蓄電池的工作時間為：以一臺UPS帶全部負載（正常情況市電停電后由兩臺UPS均攤負載供電）為例，計算方法如下。

平均放電電壓=單節電池電壓×電池節數（1組），U=12×32=384 V。

并機負載=A相+B相+C相，P=55.9 kW（機房的實際三項所帶的功率）。

平均放電電流=并機負載/平均放電電壓，I=P/U=55.9 kW/384 V=145.57 A。

續航時間=電池容量/（平均放電電流×放電系數），t=235×2/（145.57×1.5）≈2.2 h。電池容量乘以2的原因是單節電池容量為235 Ah，數字機房UPS每臺由兩組電池組并聯供電，所以要乘以2.這也就是電池組并得越多，后備時間越長的原因。當然，蓄電池的工作時間還與環境溫度有著很大的關系，太原有線機房采用封閉式管理，基本能保證環境溫度、濕度的恒定。

太原有線機房采用的是雙機并機運行，所以蓄電池的工作實際還要再乘以2，大約是4.4 h。太原有線前端機房的供電采取兩路市電，一路UPS供電，還有一路是發電機供電，這樣完全保證了供電的安全性。供電方式如圖1所示。

3 UPS不間斷電源的維護

3.1 常規的清潔和檢查

UPS在正常使用時，主機的維護很少，主要是防塵和定期除塵。機內的風機會將外界的灰塵沉積下來，造成電氣參數的變化。當空氣潮濕的時候，會引起主機的控制紊亂，造成主機

工作失常或發生不準確的告警。雖然太原有線機房是封閉的環境，但北方的灰塵大，還是會有不少的灰塵沉積。我們會在每周的星期二下午周檢時對UPS的進行清潔檢查，每季度、每年或者重大節日前期都會對UPS進行系統、全面的檢查。

3.2 UPS主機的檢查

每日對UPS系統顯示的電池浮充電壓、輸入電壓、本機負載、并機負載進行檢查、測量，并作好記錄。對電池組進行相關檢查，包括電池是否損壞、機殼間有無泄漏、表面是否積有灰塵、電池間的連接線是否有氧化銹蝕等現象。

3.3 UPS充放電和蓄電池的維護

UPS一般是封閉式的免維護電池，但是從廣義上來說，一定的維護還是必要的。這是因為一方面，電池對環境溫度的要求較高，工作溫度一般在20～25 ℃，低于15 ℃時，其放電容量下降，每降低1 ℃，其容量下降1%，而且溫度過高（高于30 ℃）時，電池壽命就會明顯縮短；另一方面，為了保證UPS主機能順利切換，防止蓄電池短路并保護電池壽命，一般是每半個月進行一次放電操作，并實時記錄放電時電池容量的變化。

圖1 太原有線前端機房供電方式

4 結束語

保障電視信號安全傳輸的基礎就是要首先保障電視機房電力設備供應的穩定，而保障電力的穩定供應就意味著消除了最大的安全隱患，所以根據不同機房的實際情況選擇適合的UPS不間斷電源至關重要，同時要在平時做好UPS不間斷電源的日常維護保養工作。只有意識到UPS不間斷電源的重要性并懂得如何更好地維護它，才能順利完成有線電視安全傳輸的使命，防止安全事故的發生。

〔編輯：王霞〕