UPS電源在廣播播控中心的應用及維護

李鵬飛

內蒙古廣播電視臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

廣播播控中心是廣播各個頻率信號調度、分配、傳輸和監聽監看的中心所在，廣播存在安全播出不間斷的要求，確保供配電系統穩定運行是實現這一要求的關鍵，UPS不間斷電源的配備大大提高了供配電系統的穩定性，也為廣播整體安全播出工作提供了重要保障?！稄V播電視安全播出管理規定》要求省級臺UPS電池組后備時間應達到設計負荷工作30分鐘以上，主備播出設備、雙電源播出設備應分別接入不同的供電回路。

1 供配電系統簡介

廣播播控中心作為廣電傳媒中心的駐在單位，技術區域均使用統一配套的供配電系統。工藝配電為雙路獨立供電系統，從兩處不同地方引入兩路高壓專線，經兩臺互為備用的工藝專用變壓器降壓后，分別送至廣播電視技術區域工藝配電室和樓層強電間。工藝配電室單獨配備UPS，向播控中心和重要機房提供不同兩路工藝電。樓層強電間向一般技術用房提供單路工藝電。在單路外電中斷或單個工藝變壓器出現故障時，聯絡開關自投，為工藝配電室提供相同雙路工藝外電，在雙路外電中斷或兩個工藝變壓器出現故障時，則通過應急發電機電源為工藝配電室供電。配電結構圖如圖1所示。

2 UPS的組成及分類

UPS中文意思是不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。當市電正常時，UPS起到穩壓器的作用，同時給內部蓄電池充電。如果遇到突發停電時，UPS立即通過逆變轉換將蓄電池的電能轉成220V交流電輸出到負載［1］。

2.1 UPS的結構組成

UPS不間斷電源系統由五個主要部分構成：輸入電路（主路、旁路、電池等）、整流器、逆變器、電池組及切換電路。下面就整流器、逆變器、電池組作簡要介紹。

圖1 工藝配電系統結構

2.1.1 整流器

整流器的功能是進行AC/DC變換，并實現UPS電源系統的穩壓功能，有可控硅整流器及高頻開關整流器，可以根據外電變化控制輸出幅度，即使外部電壓不穩定，仍能輸出幅度基本不變的整流電壓。

2.1.2 逆變器

逆變器是UPS電源系統的核心，主要功能是進行DC/AC變換，將電池組的直流電逆變成交流電，其性能的優劣對整個UPS電源系統的可靠性、重量體積、效率等產生關鍵影響，可以說逆變器決定了UPS。

2.1.3 電池組

電池組的主要功能是儲存電能，將交流電通過整流器變成直流電儲存起來。另外，電池組的重要功能是對脈沖干擾進行屏蔽，交流電通過整流器不能把瞬時脈沖消除掉，電池組可以被看作是與整流器相連的一只大電容，利用電容的平滑特性（即電容兩端的電壓是不能突然變化的）消除干擾脈沖。

2.2 UPS的分類

UPS電源系統可以按照工作原理、供電體系、輸出功率、后備時間等進行分類，目前較為常見的是按工作原理進行分類，分為三種：后備式UPS（Off-Line UPS）、在線互動式UPS、在線式UPS（On-Line UPS）。

2.2.1 后備式UPS

后備式顧名思義是處于后備、等待狀態，當市電輸入異常時，UPS會立即切換到逆變工作狀態，但需要切換時間，一般小于10ms。因為存在延時，使得后備式UPS只能用于辦公室、家庭等要求不高的設備上，其優點是線路簡單、價格便宜。

2.2.2 在線互動式UPS

當市電輸入正常時，逆變器反向工作給電池充電；當市電輸入異常時，逆變工作立即啟動，將蓄電池的電能變為交流電進行輸出。在線互動式UPS需要轉換時間，但是其保護能力較好，逆變輸出的波形為穩定的正弦波，可以進行智能監控，一般適用于一些小型機和服務器。

2.2.3 在線式UPS

在線式UPS開機時，逆變器一直處于工作狀態。當市電輸入正常時，充電器給電池組充電，并把電池組的直流電轉成交流電提供給負載，而不是市電直接到負載。如果市電輸入異常，在線式UPS能立即轉換到電池供電，不需要轉換時間，即零中斷。其特點是持續無中斷的輸出穩定純凈的交流電，可以避免尖峰、浪涌等問題。由于需要投入的成本較高，適用于一些對電力穩定性要求嚴苛的工作場景中，如播控中心和關鍵網絡設備。

圖2 后備式UPS電源運行原理圖

圖3 在線互動式UPS電源運行原理圖

3 UPS日常維護

3.1 定期檢查

定期檢測電池組每個電池的端電壓和內阻，如果超出規定范圍，可以通過對單元電池均衡充電來降低電池的內阻和各電池之間端電壓的不平衡性。如果UPS電源長時間運行，則難以通過均衡充電消除單元電池的不均衡性，此時，必須把有問題的單元電池摘掉，如果不及時處理就會產生更嚴重的不均衡，造成運行安全隱患。

圖4 在線式UPS電源運行原理圖

3.2 合適的環境溫度

環境溫度是影響電池組使用壽命的主要因素。盡管溫度升高對電池的放電有利，但會付出使用壽命大打折扣的代價，一般20～25℃是最適合蓄電池的環境溫度，超過了25℃，環境溫度每提高10℃，電池的使用壽命就會減少一半。環境溫度太低也會降低電池組的容量［2］?，F在UPS電池組使用的都是密封免保護的鉛酸蓄電池，有5年的使用壽命。

3.3 按時充放電

市電正常的時候，UPS一般處于浮充狀態，定期的充放電可提高UPS電池的化學性能，一般三個月進行一次。負載一般不要超過額定的60%，但負載也不能太低或空載，這樣會造成過度放電，也會影響到蓄電池的使用壽命。

3.4 避免深度放電

UPS電池的使用壽命和它被放電的深度也有很大的關系，如UPS電源由于電壓過低而自動關機，電池就會被深度放電。在實際使用過程中如何避免電池被深度放電呢？即在電池組向逆變器供電時，市面上的UPS電源一般都會產生間歇的報警，間隔4s左右，當聽到報警聲間隔變短且急促時，就需要立即進行UPS關機處理。

3.5 及時更換壞/廢電池

如今，UPS電池組容量越來越大，有幾十個單元電池甚至更多，這些單元電池通過電路連接成電池組，以滿足應用場景的電力要求。在長時間的運行過程中，單個電池容量、功能難免會出現問題，此時檢修人員應檢測每個單元電池，找出有問題的電池并及時更換，更換時要注意廠家、類型應該相同，避免類型標準不一的電池的混用。

4 結 語

廣播播控中心對電力系統要求高，需要無中斷的提供電力保障［3］，因此必須配備在線式UPS電源。隨著應用場景的不斷變化，UPS行業也在持續發展，由單機到雙機的冗余配置，可用性和可靠性并重。各種最新的電子技術、信息技術和控制技術應用于UPS的設計和生產當中，使得未來UPS的技術方向更趨于模塊化、數字化、智能化和綠色化。