不間斷供電系統在有線電視前端中的應用

陳 雙 袁 霞

目前,有線電視業務不斷增加,城鄉光纖聯網、數字電視業務的逐步完善以及數據雙向業務的開通,對有線電視前端供電系統的安全性提出了更高的要求。為解決這一問題,我們設計并實施了有線電視前端不間斷供電系統,實現了全年播出停播率為“零”的要求,大大提高了有線電視的服務等級。

一、目的意義

解決斷電、雷電尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖波動等對前端設備造成的危害,確保市電異常時,有線電視前端設備的正常運行,為各項業務的正常開展提供電源保障。

二、工作特點

(1)接入工作后,可向用電負載提供無噪聲無干擾穩定可靠的交流電。(2) 通常UPS處于在線工作狀態,從主電源獲取電能作為負載輸入,并且將電力線路的浪涌和電子干擾與負載隔離開。(3)在線狀態下,UPS通過補償主電源的電壓波動來保證負載輸入電壓的平穩。利用變壓器抽頭跳變提供電壓調整,以獲得最高的工作效率。(4)在抽頭跳變的過程中,負載暫時切換為電池供電,以保證負載供電的連續性。(5)當線上電壓異常或斷電時,UPS會轉由電池供電,輸出純正弦波的交流電壓。并且在額定負載范圍內任何時候都是不間斷的。(6)當線上電壓回到正常狀態時,UPS會自動切換到主電源供電狀態。

三、系統組成

系統組成如圖1所示。

系統由油機配電系統、ATS電源轉換系統、UPS供電系統組成。油機配電系統為一臺40KW/380V柴油發電機及供電線路組成,ATS轉換系統為電腦控制板和切換開關組成,UPS供電系統由在線式臺達GES103N型10KWAUPS電源、蓄電池組、以及電源分配系統組成。

四、系統工作原理

1. ATS轉換系統

該系統包含了完善的控制邏輯,完成轉換開關的市電/發電間轉換動作。如原供電系統為市電,當市電停電或三相電缺相時,自動切換系統立即啟動發電機并切斷市電供電,發電機啟動運行后,3秒鐘將電送出。當市電來電正常后,自動切換系統立即轉換到市電供電并切斷發電機供電,延時15秒關閉發電機。

2. 油機發電系統

配備40KW意大利產380V柴油發電機一套,安裝相應配電線路及開關。發電機開關分自動、手動和關機三個檔位,當撥到自動檔位,由ATS轉換柜控制電源的切換。當撥到手動檔位,負載為5.2KW時,當市電中斷4小時左右,啟動油機發電,向UPS系統送電。當市電恢復供電,再使用市電向UPS供電,關閉發電機。

3. UPS供電系統

UPS供電系統如圖2所示。

(1)根據UPS 的分類和特

點,我們使用在線式UPS電源

山特系統。它首先將380V

市電或380V發電機電變成直流,然后進行脈寬調制、濾波,再經逆變器將直流電重新變成交流電供電。在市電中斷時,蓄電池立即經逆變器對電源分配系統供電,同時ATS電源轉換系統檢測到市電中斷,會立即啟動發電機并切斷市電供電,由發電機向電源分配系統供電。在市電恢復供電后,ATS會自動切斷發電機供電轉換為市電供電,15秒后關閉發電機。當UPS電源出現故障時,UPS電源系統會自動倒換為旁路供電,由市電直接向負載供電。由于在線式UPS電源輸出的是與市電電網完全隔離的純凈正選波電源,改善了供電的品質。

(2)UPS電源選型及電池組工作時間計算

①為確保UPS系統高效率長壽命的工作,一般負載功率為滿足額定功率的60%～70%。本公司前端系統總功率合計為5.2KW,考慮合理配置UPS電源負載,選擇了10KW在線式UPS電源。

② 蓄電池的基本參數:電壓、容量、蓄電池的工作時間,蓄電池的工作時間=(蓄電池組容量×電壓)/(主機額定功率×效率)。

本公司前端選用臺達GES103N型UPS電源系統,使用20塊輸出電壓為12V容量為100AH的鉛酸免維電池,當系統滿載時:工作時間=(100AH×12V×20)/(10000×0.8)=3(小時),說明滿載時可工作3小時。

按實際5.2KW計算:工作時間=(100AH×12V×20)/5 200W≈4.6(小時)。故在目前負載前端UPS系統在外電中斷時可工作約4小時36分鐘。

③ 當UPS出現故障時,系統自動轉為旁路供電。

五、UPS的日常維護

為提高有線電視系統的可靠性,除應正確選擇UPS電源外,還要認真做好日常維護工作。目前所使用的UPS電源由于技術的成熟,電氣部分的維護量很小,主要是蓄電池的維護。電池性能的優劣將直接影響到UPS系統的可靠性。日常維護中除了記錄UPS電源面板上的數據以外,還應注意以下幾點:

1. 定期測量蓄電池單體電壓

如果出現蓄電池單體電壓過高或過低,要及時處理。單體損壞要及時更換。

2. 定期對蓄電池進行充放電,以保證電池的活性

電池如果長期沒有放電,不僅會因硫化而降低容量,還會造成UPS電池瞬間不能輸出足夠大的電流,使負載掉電。如果市電長時間不停電,應每間隔2個月左右對電池放電一次。一般人為放電只需放出電池組額定容量的30%～50%,避免電池深度放電,放電時間要作好記錄,以供日后比對。

六、應用情況

不間斷供電系統已于2001年4月應用于本公司向前端設備供電。通過多年運行,該系統運行平穩,輸出電壓、頻率均符合前端各種設備電源的要求。該系統的運用,有效地降低了節目停播率,保證了節目高質量、不間斷、既經濟又安全的播出,提高了我市有線電視前端系統的安全播出等級。

(大連天途有線電視網絡股份有限公司瓦房店分公司)