智能不間斷電源在廣播電視發射臺的應用

張冬梅

（遼寧省廣播電視錦州醫巫閭山轉播臺，遼寧 錦州 121300）

0 引言

廣播電視發射臺的穩定運行是廣播信號傳輸的基礎。智能不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）系統作為電源保護的核心組成部分，在廣播電視發射臺具有關鍵性作用。本文將深入探討智能UPS 的原理、工作模式、設計要點，以及UPS 在發射臺應用中可能遇到的問題和相應的解決方法。

1 智能UPS 基本原理

UPS 是一種電力設備，旨在提供電力保障和維持電力連續性，主要作用是在電網故障、電壓波動或停電等情況下提供瞬時、有限的備用電源，以確保與其連接的設備繼續正常運行[1]。

智能UPS 是一種高級的UPS，結合了傳統UPS的備用電源功能與智能管理和監控功能。其工作原理基于傳感器、控制器和軟件的協同作用。傳感器實時監測電力質量，控制器分析這些數據，如果檢測到電力問題，自動切換到備用電池供電，逆變器將電池的直流電轉換為交流電以維持設備運行。同時，電力管理軟件支持用戶監控狀態、配置備用時間和管理設備，電力供應恢復時自動切換，自我診斷功能檢測內部故障并警告，確保關鍵設備穩定運行。按照工作原理進行分類，智能UPS 主要分為在線式、后備式和互動式3 種類型[2]。每一種類型都有其獨特的工作方式和應用場景。

（1）在線式也稱為雙變換式。其基本工作原理是將交流電轉換為直流電，再將直流電轉換回交流電，以提供穩定的電力輸出。

（2）后備式也稱為離線式。其基本工作原理是在正常情況下將輸入的交流電直接通過繞組供給連接設備，同時將電池保持在充電狀態。電網故障時，它會迅速切換到電池模式為設備提供備用電源。

（3）互動式也稱為在線交互式，結合了在線式和后備式的優點，具有更高的效率和較低的成本。互動式智能UPS 在正常情況下將輸入的交流電直接傳遞給連接設備，同時保持電池充電狀態；電網電壓異常時，通過自動變壓器進行電壓調整，以保證設備得到穩定的電力供應。

2 智能UPS 的工作模式

智能UPS 的工作模式主要包括市電模式、旁路模式、電池模式及維修模式4 種。

（1）市電模式。也稱為在線模式。市電模式下，UPS 通過內部逆變器將市電交流電轉換為電子設備所需的穩定交流電，同時實時監測市電的電壓、頻率和波形，以確保其在正常范圍內。如果市電質量正常，智能UPS 將市電直接傳遞給連接的設備，并不使用電池。

（2）旁路模式。也稱為互動模式或電壓調節器（Automatic Voltage Regulation，AVR）模式。如果市電出現波動或過高/過低的電壓，UPS 會切換到旁路模式。在旁路模式下，智能UPS 使用自帶的AVR 來調整市電的電壓，以使其保持在設備所需的安全范圍內，有助于保護設備免受電壓問題的影響，同時仍然提供市電供電，而不使用電池。

（3）電池模式。如果市電完全中斷或出現嚴重問題（如過高或過低的電壓），智能UPS 將切換到電池模式。在電池模式下，UPS 使用內置電池供電，通過逆變器將電池的直流電轉換為設備所需的交流電，確保設備在市電中斷的情況下繼續運行，防止數據丟失或設備關機。

（4）維修模式。在這種模式下，UPS 通常會通過旁路（Bypass）將電力直接從電源傳輸到負載，而不經過UPS 的電池備份系統，這樣就可以對UPS 內部進行維護或更換電池等操作，而不會中斷到負載的電源供應。

多種工作模式的設計使得智能UPS 能夠提供電力保護，在市電中斷的情況下繼續供電，同時在電壓波動或維護需要時提供適當的切換和控制，有助于確保與關鍵設備相關的電子設備始終處于最佳狀態，且UPS 本身能夠得到有效的維護。

3 智能UPS 的設計

3.1 設計目的

廣播電視發射臺的用電可能存在因為用電高峰、線路損壞等問題導致市電的供電不穩現象。針對這一情況，現階段廣播電視發射臺常采用雙重電源以避免節目中斷。實際情況顯示，自動切換裝置大約需要0.3 s 的切換時間，同時啟動備用油機也需要一定時間，這段間隙可能導致設備停機。因此，即使采用雙重供電系統，仍無法完全保證供電的連續和安全性，引進智能UPS，能有效降低停電、閃斷和電壓波動等問題給廣播電視發射臺帶來的影響，從而確保設備能夠持續穩定運行[3]。

3.2 接入與選擇

為確保連續供電和廣播信號的可靠性，將智能UPS 與廣播電視發射臺進行有效集成是關鍵。智能UPS 是整個發射臺的電源，需要為整個發射臺的設備持續供電。在UPS接入與選擇方面，需要做如下工作。

（1）需要了解廣播電視發射臺的電力需求，包括所有設備、傳輸設備、通信設備和關鍵設備的功率需求，確定最大負載和電流需求，以便選擇合適的系統和主機。

（2）合理選擇后備電池，保證系統在停電期間的支持時間。

（3）需根據廣播電視發射臺的需求，選擇適當類型的系統。在線式智能UPS 提供高效率和電力質量，適合對電力質量要求高的環境；互動式智能UPS適用于一般的電力波動和瞬態問題；后備式智能UPS適用于較小的負載，通常提供較低的電力質量改進。

（4）需合理接入配電系統。目前，3 級以上的廣播電視無線發射臺基本采用雙重電源模式，即設置主、備兩路電源，兩路電源通過自動轉換（Automatic Transfer Switching，ATS）進行切換，從而滿足供電需要。智能UPS作為整個發射臺的電源，接入時應該接在ATS 之后。

（5）接入遠程監控。智能UPS 主機可通過簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，SNMP），利用配備的網絡接口卡（Network Interface Controller，NIC）或串口，與網絡交換機或路由器連接，接入遠程監控系統[4]。維護人員可通過遠程監控系統實時查看電池狀態、電池健康及負載信息等，并可在遠程監控軟件中配置警報和通知選項，以便在智能UPS 狀態發生變化時，通過電子郵件、短信或其他方式接收通知，有助于及時采取行動以防止電力中斷。

4 智能UPS 在廣播電視發射臺應用的常見問題及解決措施

4.1 電源不能正常運行

智能UPS 無法正常運行，可能有多種原因。

首先，電源質量問題是一個常見的原因。不穩定的電壓、電壓脈沖、尖峰或頻率波動[5]都可以導致智能UPS 切換到電池供電。解決這些問題的方法有安裝電壓穩定器、電源濾波器、避雷器或頻率穩定器，以確保智能UPS 始終得到穩定的電源。

其次，電池問題也可能影響智能UPS 性能。老化的電池可能無法提供足夠的運行時間，電池連接不良可能導致智能UPS 無法正常工作。例如，對于新安裝的智能UPS，其電池在放置的時候發生漏電，導致電池電壓較低時則無法運行。為解決這類問題，應定期更換電池并確保正確的連接方式。過載問題也是常見原因之一。將太多設備連接到智能UPS或突發性負載峰值都可能導致智能UPS 切換到電池供電。為避免這些問題，需要重新評估負載并確保負載不超過UPS 額定容量，或者考慮安裝具有高瞬時負載容量的智能UPS。

最后，機械問題也可能影響智能UPS 運行。風扇故障或過熱可能導致停機問題。對此，智能UPS需要良好的通風，風扇狀態要定期檢查，如有故障應更換。軟件問題也可能導致UPS 發生故障。過時的固件可能需要更新以修復已知問題，因此需要定期檢查制造商的網站以獲取最新的固件更新。

4.2 UPS 逆變時間較短

逆變時間是指智能UPS 從電池供電切換回市電供電的時間，其時長直接影響電源的連續性。系統的逆變時間取決于UPS 內置電池的容量。如果電池容量不足，UPS 將無法提供長時間的備用電源，從而導致逆變時間較短。這通常是由于老化電池、損壞的電池或初始安裝時未考慮到負載需求而導致的問題，解決措施如下。

（1）需要定期識別老化電池并選擇高質量的替代電池，比如原廠推薦的電池或認證的替代品。維護人員應定期維護電池，檢查其外觀、連接，清潔連接器，以確保良好的電池性能。定期更換電池也是必要的。

（2）評估智能UPS 的負載，確保未超過設定的額定容量，因為過載可能導致電池迅速耗盡，減少逆變時間。應將負載分級，確保最關鍵的設備連接到UPS 上，較不重要的設備應連接到非關鍵電源或普通插座上。可使用電源管理軟件來監測和管理負載，以便有效地管理智能UPS。

（3）如果可能的話，進行負載均衡，將負載分散到不同的智能UPS，以確保它們不會過度負擔，從而提高整體的系統可靠性。

4.3 電源的日常維護

為保證智能UPS 電源的性能及可靠性，對其進行日常維護至關重要。關注電池狀態是關鍵，具體包括定期檢查電池外觀，確保沒有泄漏、腐蝕或物理損傷；檢查連接器的緊固狀況，確保沒有斷連和氧化，以及執行電池自檢測試。定期的電池自檢測試可以幫助識別潛在的電池問題，應按照制造商建議的時間表更換電池。另外，應確保UPS 的通風系統良好，確保其周圍沒有堆積物或障礙物，避免阻礙空氣流通，保持工作溫度范圍在20 ～25 ℃。維護人員應執行定期的智能UPS 功能測試，將系統切換到電池供電狀態，以驗證其能否正常運行。這些維護措施將確保智能UPS 系統在需要時提供可靠的電力保護，并延長其壽命。

5 結語

智能UPS 在廣播電視發射臺的應用不僅僅是電力保護，更是維持廣播質量和服務可靠性的不可或缺組成部分。了解智能UPS 的工作原理和合適的維護實踐，可以確保廣播電視信號的連續傳輸，滿足觀眾的需求，提高整個系統的穩定性。