研究UPS電源在廣播發(fā)射臺中的維護及其運用

【摘要】本文首先對uPs電源的結(jié)構(gòu)組成、工作原理進行了簡述，然后分析了Lips在日常維護當(dāng)中需要注重的問題，最后針對廣播發(fā)射臺供電持續(xù)性問題，提出了一些選擇和應(yīng)用UPS電源的方法，通過論述證明了其有效性。

【關(guān)鍵詞】UPS電源;廣播發(fā)射臺;維護策略;應(yīng)用方法

廣播發(fā)射裝置是保證直播順利進行的關(guān)鍵，對電視節(jié)目的質(zhì)量有重要影響，UPS作為一種不間斷供電系統(tǒng)，在諸多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，對維持電氣系統(tǒng)運行的安全性、可靠性具有重要意義。本文就UPS電源在廣播發(fā)射臺中的應(yīng)用問題進行詳細(xì)論述。

一、UPS電源

UPS是Unintertuputible Power System的縮寫，既不間斷電源。在有線電視系統(tǒng)中備用電源通常以蓄電池為主，能夠與電網(wǎng)的供電實現(xiàn)平滑切換，從而保障電源供能的穩(wěn)定可靠。

（一）UPS的組成結(jié)構(gòu)與工作原理

蓄電池、整流器、旁路開關(guān)、逆變器是構(gòu)成UPS主體結(jié)構(gòu)的主要部分，每個部分都具有不同的作用。其中，整流器的作用是將市供交流電或備用交流發(fā)電機的電流轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過濾波將電能輸送給逆變器。此外，它還可以為蓄電池提供充電電壓。整流器可以將供電電壓控制在一個安全的范圍，對保持設(shè)備正常運行具有重要作用。逆變器由濾波電路、逆變橋、控制系統(tǒng)組成，其可以將直流電能轉(zhuǎn)化為特定電壓和頻率的穩(wěn)定交流電，并為各種負(fù)載功能。逆變器的性能是UPS電能輸出性能的指標(biāo)之一。負(fù)載在瞬間接通電源或者短路時會產(chǎn)生過電壓，而旁路開關(guān)可以在這種情況起到分流作用，從而避免UPS電源受到損壞。蓄電池通常由多個獨立電池串聯(lián)組成，是UPS的儲能的裝置，蓄電池的容量大小直接決定了UPS供電時間的長短。蓄電池具備自動充能功能，在市電正常供電時，電能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存下來，一旦出現(xiàn)市電供給突然發(fā)生終端，蓄電池就會自動向負(fù)載供電，保證負(fù)載在一定時間內(nèi)正常工作。

（二）UPS電源的分類

UPS電源依據(jù)工作原理，總體可以分為離線式電源、在線式電源以及在線互動式電源三種。離線式電源的結(jié)構(gòu)相對簡單，制造成本也較低，因其運行可靠、安全，而常被用于UPS的外置設(shè)備、微機等部位，主要用于電壓的自動穩(wěn)定，以及自動斷電保護。在市電供給發(fā)生故障時，離線式電源從備用向功能轉(zhuǎn)換只需要十毫秒左右的時間，供電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換將正弦波電壓轉(zhuǎn)化為方波電壓。線式電源相比于離線式電源，具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其供電電壓更為穩(wěn)定，電源性能更加可靠。只要負(fù)載運行不間斷，逆變器就會持續(xù)工作，當(dāng)UPS發(fā)生過載時，負(fù)載的輸入才會轉(zhuǎn)換成旁路功能。線式電源的瞬態(tài)輸出性能較佳，能夠解決大部分電源故障情況帶來的功能問題。但是其成本較高，因此通常被用于關(guān)鍵的用電設(shè)備當(dāng)中或核心部件。線互動式電源與前兩者的不同在于，其用旁路給負(fù)載持續(xù)供電，因此逆變器在這時相當(dāng)于充電器，當(dāng)發(fā)生負(fù)載供電故障時，逆變器會迅速將電池能量輸送給負(fù)載。在線互動式電源具有更強的抗市電干擾能力，其故障切換時間能夠達到四毫秒以下，因此適用于供電環(huán)境較為惡劣的負(fù)載上。

二、UPS電源的日常維護

在UPS的實際應(yīng)用中，一旦UPS電源出現(xiàn)故障，負(fù)載的供電安全也會受到影響。尤其對于廣播發(fā)射臺，UPS的可靠性、安全性對確保直播系統(tǒng)的正常運行具有重要作用。然而，許多情況下，UPS會因維護不當(dāng)而出現(xiàn)各種問題，因此重視UPS電源的提倡維護工作是十分必要的。具體而言可從以下幾個方面考慮：

（一）維持良好的工作環(huán)境

UPS通用電源系統(tǒng)對正常工作時的環(huán)境要求一般不算太高，環(huán)境溫度要求范圍為5攝氏度至40攝氏度之間。但是，UPS電源工作區(qū)域要盡可能的保持環(huán)境的干燥、通風(fēng)，同時避免陽光直射，防止高溫曬燙損害設(shè)備。

（二）禁止隨意修改參數(shù)

UPS系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置所在文件目錄中的虛擬主機系統(tǒng)參數(shù)如果隨意進行更改，可能會對UPS電源的性能造成直接影晌。特別是無線串聯(lián)電池組的參數(shù)，如果隨意更改，很可能會導(dǎo)致電池的使用壽命縮短。同時，要根據(jù)環(huán)境的溫度情況對電源的充電電壓進行控制，參照國際標(biāo)準(zhǔn)，通常以25攝氏度為基準(zhǔn)，當(dāng)環(huán)境溫度升高或者降低I攝氏度時，充電電壓相應(yīng)的增加或降低18mv。

（三）禁止隨意接載設(shè)備

由于UPS電源功率余量有限，因此在市電供給發(fā)生故障時，過多的負(fù)載可能會導(dǎo)致UPS內(nèi)部元件損壞。

（四）做好絕緣保護

UPS的組合電源電壓一般較高，因此在進行線路拆卸、導(dǎo)線連接時工作人員要做好絕緣保護。在使用工具時做好接地處理，并且注意配套絕緣手套防止直接接觸的危險。在任何用電狀態(tài)下，都要保證電壓、電流在規(guī)定的安全范圍內(nèi)。

（五）避免電池深度放電與短路問題發(fā)生

深度放電會縮短電池的使用壽命，因此為了保證UPS蓄電池的循環(huán)使用可靠性，每次放電不可超過其容量的]/3。

（六）禁止將UPS電源置于強磁場環(huán)境下

UPS長期置于強磁場環(huán)境會影響到線路一些感抗元件的工作性質(zhì)，引發(fā)瞬時過電流、過電壓，從而造成元件損害，因此，在日常維護中需要重視對UPS周邊磁場環(huán)境的檢測。

三、UPS在廣播發(fā)射臺中的應(yīng)用要點

（一）UPS電源的選擇

對于整個UPS電源來說，蓄電池最重要的組成部分，它是影響UPS性質(zhì)最直接的因素之一。蓄電池出現(xiàn)故障后，會導(dǎo)致主機出現(xiàn)故障，因此在實際應(yīng)用中要充分掌握各種蓄電池的性能，進而合理選擇型號，以確保UPS電源控制系統(tǒng)運行的安全、可靠。

廣播電視直播中，對于市電斷定的突發(fā)情況應(yīng)急處理方式通常有兩種：其一是一種給UPS電源安裝容量較大的蓄電池，增加其供電持續(xù)時間，但是這種方式會增加設(shè)備運行成本;其二是為UPS配套發(fā)電裝置。但無論使用哪一種辦法都要對蓄電池在特定負(fù)載下的工作時間進行計算，為突發(fā)狀況的解決策略提供依據(jù)。蓄電池組的工作持續(xù)時間=蓄電池組額定最大容量*電壓/（UPS主機額定功率*額定功率因數(shù)）。依據(jù)這一公式得出UPS所需電池的容量。例如：需要UPS放電時間達到60分鐘，可得出額定功率為160kVA的蓄電池容量為316AH。兩個額定功率為60kVA的蓄電池容量應(yīng)達到237AH。據(jù)此可進行如下配置：

（二）UPS電源發(fā)電系統(tǒng)的選擇

發(fā)電系統(tǒng)必須要滿足負(fù)載需求，防止因過載而造成發(fā)電機停機。在選擇UPS電源時，要充分考慮其負(fù)載功率、蓄電池容量以及工作環(huán)境，通常來說，UPS的可靠性與其容量大小有關(guān)。UPS電源配套發(fā)電機的選擇也要根據(jù)負(fù)載是線性還是非線性來判斷。當(dāng)市電發(fā)生斷電情況時，發(fā)電機系統(tǒng)根據(jù)蓄電池放電情況，自動啟動，以持續(xù)給UPS蓄電池充電，進而保證各負(fù)載用電的安全性。

（三）故障診斷技術(shù)

提升UPS電源的故障診斷技術(shù)，可以為規(guī)避運行安全風(fēng)險提供依據(jù)。通過監(jiān)控UPS各項運行數(shù)據(jù)，對其工作可靠性進行實時評估，進而在故障發(fā)生前對出現(xiàn)的問題進行解決。例如利用專家系統(tǒng)進行智能診斷。專家系統(tǒng)是一種基于大量專家經(jīng)驗知識的智能系統(tǒng)，近年來，在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。專家系統(tǒng)通過先驗知識對已經(jīng)發(fā)生過的故障情況進行綜合統(tǒng)計，對各種情況下的故障因素進行邏輯判斷，專家模型的學(xué)習(xí)過程是以故障表現(xiàn)為輸入變量而故障原因為輸出的。當(dāng)UPS電源出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)就可以根據(jù)故障表現(xiàn)對原因進行推理，從而得出相應(yīng)的結(jié)論。不過這種方法是建立在先進的智能算法之上，因此系統(tǒng)的建立需要技術(shù)人員具備深厚的理論功底，系統(tǒng)最終的預(yù)測效果受人員因素影響較大。

（四）建立突發(fā)故障應(yīng)急處理機制

工程技術(shù)部門應(yīng)當(dāng)對UPS電源可能發(fā)生的各種故障情況進行充分考量，最大限度的保證廣播發(fā)射臺供電安全。例如，外部供電系統(tǒng)出現(xiàn)超長時間斷電時，UPS電源的供電時間無法滿足廣播發(fā)射系統(tǒng)用電要求，這時就要借助輔助發(fā)電系統(tǒng)來對蓄電池進行充電，因此輔助發(fā)電系統(tǒng)的燃料量、安全性就要得到保障。技術(shù)部門在日常設(shè)備維護中要將一系列配套系統(tǒng)的功能檢查作為突發(fā)應(yīng)急處理措施的內(nèi)容之一，切實做好定期的設(shè)備質(zhì)量檢測與測試工作。

結(jié)語

綜上所述，UPS電源對保障廣播發(fā)射系統(tǒng)的供電連續(xù)性、可靠性具有重要作用，本文結(jié)合UPS電源的功能特性，從維持良好的工作環(huán)境、禁止隨意修改參數(shù)、禁止隨意接載設(shè)備、避免電池深度放電與短路問題發(fā)生、禁止將UPS電源置于強磁場環(huán)境下等角度給出了幾點UPS在日常維護中需要注意的要點，并從UPS電源的選擇、UPS電源發(fā)電系統(tǒng)的選擇上給出了廣播發(fā)射系統(tǒng)在選擇UPS電源時需要遵循的原則，希望對同行工作者有所借鑒。

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【作者簡介】黃春柳，國家電視總局八七一臺助理工程師。