集中式UPS電源在無線發(fā)射臺站中的應(yīng)用

占榮郎

國家新聞出版廣電總局七五一臺，福建南平 354000

集中式UPS電源在無線發(fā)射臺站中的應(yīng)用

占榮郎

國家新聞出版廣電總局七五一臺，福建南平 354000

本文闡述了無線發(fā)射臺站采用集中式UPS電源供電方案，并對集中式UPS電源設(shè)備的功能特點(diǎn)、運(yùn)行與維護(hù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。無線發(fā)射臺站采用集中式UPS電源，既可提高UPS電源的可靠性及效率，確保安全播出工作的正常運(yùn)行，又可達(dá)到國家節(jié)能減排的要求。

集中式；UPS；冗余模塊化；維護(hù)

無線發(fā)射臺站主要工作是國內(nèi)外中、短波廣播節(jié)目的覆蓋、實(shí)驗(yàn)任務(wù)，安全播出工作是無線發(fā)射臺站的中心工作。隨著自動化、數(shù)字化、信息化方面改造的推進(jìn)，UPS電源作為設(shè)備的保證電源也日益普遍，可有效防止突然斷電造成接收機(jī)、服務(wù)器、工控機(jī)等高端設(shè)備硬件損壞和重要數(shù)據(jù)的丟失。《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺實(shí)施細(xì)則第五條：“發(fā)射控制設(shè)備和信號源應(yīng)采用UPS供電，UPS電池組后備時間應(yīng)滿足實(shí)際負(fù)荷工作30分鐘以上”。以前通常采用單個小功率UPS電源分別對單個設(shè)備供電，造成機(jī)房UPS數(shù)量多，安裝空間大，管理維護(hù)難，可靠性差，蓄電池的利用率低。本臺從工作實(shí)際出發(fā)，對UPS電源供電線路進(jìn)行優(yōu)化和改造，采用一種新型模塊化、智能化集中式UPS電源對發(fā)射控制設(shè)備、信號源設(shè)備等統(tǒng)一供電，取得良好的效果。本文加以詳細(xì)闡述。

1 集中式UPS供電方案

UPS電源在本臺主要應(yīng)用在衛(wèi)星節(jié)目接收設(shè)備、節(jié)目智能調(diào)度系統(tǒng)、各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、發(fā)射機(jī)自動化系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)控制設(shè)備及關(guān)鍵設(shè)備器件等。通過對以上重要設(shè)備的功率計(jì)算，所需UPS系統(tǒng)負(fù)荷功率為100kVA，UPS主機(jī)配置為120kVA，UPS系統(tǒng)后備延時時間至少為30分鐘。通過對當(dāng)前市場上UPS電源的了解和反復(fù)比對后，綜合安全性、可靠性、節(jié)能性等要求，并結(jié)合對安全播出工作的高標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)采用科士達(dá)科技股份有限公司的YMK3300系列模塊化UPS電源。工程項(xiàng)目系統(tǒng)配置方案圖如下圖所示。

1.1 市電輸入

市電采用400V三相五線制雙電源輸入，主用電源由400V抽屜柜400A05的6#抽屜柜供給，備用電源由400V抽屜柜400A05的5#抽屜柜供給。主用電源作為UPS（YMK3300）的輸入工作電源，供UPS主機(jī)正常工作；備用電源作為UPS的旁路電源，當(dāng)UPS主機(jī)出現(xiàn)異態(tài)時，自動切換到備用電源輸出。

1.2 UPS主機(jī)

由6塊20kVA功率模塊與主機(jī)組成容量為120kVA的UPS主機(jī)，交流400V市電輸入電源由整流器轉(zhuǎn)換為直流電源。逆變器將此直流電源或來自電池的直流電源轉(zhuǎn)換為交流電通過輸出配電模塊提供給負(fù)載。市電中斷時，由電池通過逆變器給負(fù)載提供后備電源。逆變器故障或者保養(yǎng)和維修時，市電電源還可通過檢修旁路向負(fù)載供電。

1.3 蓄電池接線

根據(jù)設(shè)備負(fù)荷需求（100kVA）以及后備延長時間要求（30分鐘以上），蓄電池采用2*40個12V100Ah組成。該UPS蓄電池采用正負(fù)雙電池架構(gòu)，一組由40節(jié)串聯(lián)而成，第20節(jié)負(fù)極與21節(jié)正極相連處引出一根中線，與電池組的正端及負(fù)端共三根線和UPS相接，電池組的正端與電池組中線之間的電池稱為負(fù)電池。第二組接法同第一組。第一組與第二組并聯(lián)輸出作為UPS的后備保護(hù)電源。蓄電池組連接線路圖如下圖所示。

1.4 負(fù)載輸出

UPS設(shè)計(jì)為4路負(fù)荷提供不間斷且高質(zhì)量電源，如圖1所示。第一路電源至DX-200發(fā)射機(jī)，400A05的2#抽屜柜與UPS電源形成雙電源，供發(fā)射機(jī)板卡及關(guān)鍵器件，UPS電源為主用，可有效消除外電閃爍對發(fā)射機(jī)的影響；第二路電源至DX-600發(fā)射機(jī)，400A05的3#抽屜柜與UPS電源形成雙電源，供3個PB-200及TCU控制單元的各工作板卡及關(guān)鍵器件，UPS電源為主用，可有效消除外電閃爍對發(fā)射機(jī)的影響；第三路電源至節(jié)傳機(jī)房，供衛(wèi)星接收機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；第四路電源至中控機(jī)房，供音頻處理器、質(zhì)量保證系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)自動化系統(tǒng)等。

2 集中式UPS電源設(shè)備功能特點(diǎn)分析

2.1 可靠性分析

1）輸入電壓動態(tài)范圍大。可在208V—478VAC范圍內(nèi)正常工作，并且輸出可以接完全不平衡負(fù)載，當(dāng)輸出接不平衡負(fù)載時，輸入電流三相均衡，可有效均衡三相電網(wǎng)的負(fù)載。

2） N+X并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)。可根據(jù)負(fù)載的重要程度配置不同的冗余程度。可以任意設(shè)定冗余UPS模塊數(shù)，UPS可以最大容量提供輸出。當(dāng)負(fù)載超過冗余設(shè)計(jì)值時，只要負(fù)載量沒有超過模塊的總?cè)萘浚琔PS能夠正常工作，并及時發(fā)出相應(yīng)的警告。

3）模塊化設(shè)計(jì)。模塊容量20KVA，UPS系統(tǒng)由6個UPS模塊組成，總功率為120KVBA。使用時可根據(jù)負(fù)載的逐步投入而彈性的增加UPS模塊的數(shù)量。模塊與機(jī)柜間采用熱插拔技術(shù)，UPS模塊可以在線加入，在線拔出，實(shí)現(xiàn)“零”檢修時間。同時每個模塊內(nèi)置自動旁路開關(guān)和相應(yīng)的旁路均流電感，可提供良好的系統(tǒng)旁路供電的均流性能。

4）控制系統(tǒng)并聯(lián)冗余。每個模塊采用獨(dú)立控制系統(tǒng)，UPS模塊根據(jù)互享信息獨(dú)立進(jìn)行控制，故障模塊失效后，可以立即與并機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脫離，不對并機(jī)系統(tǒng)造成傷害。同時配合熱插拔技術(shù)，可以方便將故障模塊拔出進(jìn)行維修。

2.2 智能性分析

1）數(shù)字化控制。該UPS各部分架構(gòu)全部采用數(shù)字化控制，各項(xiàng)性能指標(biāo)都非常優(yōu)異。系統(tǒng)穩(wěn)定度高，具備自我保護(hù)和故障診斷能力，同時也避免了模塊器件失效帶來的風(fēng)險，使得控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

2）系統(tǒng)超大LCD顯示。可提供豐富的UPS狀態(tài)信、警告、故障等信息，配合菜單式的顯示方式，用戶可以非常直觀操作LCD。同時，LCD帶觸摸屏功能，也可輕觸觸摸屏方便進(jìn)行操作。

3）單模塊LCD顯示。單個模塊采用LCD和LED雙重顯示，用戶可直觀了解每個模塊的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。如輸入/輸出電壓、頻率、負(fù)載大小、電池容量、機(jī)內(nèi)溫度等。

4）電池智能管理。用戶可以完全根據(jù)后備時間進(jìn)行電池配置，同時UPS可以通過面板LCD設(shè)置用戶配置的電池容量，自動分配合理的充電電流。也可以通過面板的LCD設(shè)定充電電流的大小及合適的充電電流。恒壓充電、恒流充電和浮充模式能自動平滑的切換。

2.3 安全性分析

1）分布匯流機(jī)柜。模塊化的UPS的系統(tǒng)布局中，創(chuàng)新引入分布匯流概念，可有效保障系統(tǒng)并聯(lián)的安全性。

2）EPO功能。系統(tǒng)配備EPO鍵，在緊急情況下按下EPO按鍵，可實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)機(jī)。

3）日常維護(hù)安全方便。當(dāng)UPS出現(xiàn)緊急情況時，可以切換到維修旁路供電，維修人員可實(shí)現(xiàn)以安全在線維護(hù)；如果故障的UPS模塊數(shù)少于等于冗余的UPS模塊數(shù)，可以在不影響其它模塊工作的情況下在線更換故障的UPS模塊，停機(jī)檢修時間為零。

4）完善的防雷措施。UPS的防雷裝置嚴(yán)格按照IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和安裝，所用的防雷器件均采用軍品級產(chǎn)品，可大大消除雷電對UPS機(jī)房的危害。

3 UPS的運(yùn)行與維護(hù)

3.1 接地與防雷

在電力線引入UPS機(jī)房前的交流電力變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)，均應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施并可靠接地。

3.2 恒溫與除塵

YMK3300系列模塊化UPS電源，僅在用于冷卻的散熱風(fēng)扇中存在機(jī)械部件，其余部件由固態(tài)電子元件構(gòu)成，其對工作環(huán)境的要求比較嚴(yán)格。所以UPS機(jī)房應(yīng)設(shè)置專用的空調(diào)系統(tǒng)，確保UPS電源運(yùn)行中要做到恒溫、恒濕；并做到定期除塵，防止機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積，及時清除空氣過濾網(wǎng)上的堵塞物。

3.3 定期巡視

及時觀察UPS顯示控制操作面板的各種狀態(tài)讀數(shù)，確保各項(xiàng)圖形顯示單元都處于正常運(yùn)行狀態(tài)，所有電源的運(yùn)行參數(shù)都處于正常值范圍內(nèi)；加強(qiáng)對UPS故障和報(bào)警信息觀察；觀察UPS所帶的負(fù)載量各電池后備時間是否有變化等。

3.4 實(shí)時監(jiān)控

YMK3300系列模塊化UPS電源監(jiān)控模塊自帶SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）卡槽，并擁有UPS主機(jī)的智能監(jiān)控接口，通過外置網(wǎng)絡(luò)適配器，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。隨時了解UPS的運(yùn)行情況，如輸入電壓、輸出電壓、輸出負(fù)載等，使維護(hù)人員對UPS的運(yùn)行狀態(tài)有了全面的了解，及時發(fā)現(xiàn)UPS存在的隱患，確保UPS電源可靠運(yùn)行。

3.5 電池管理

UPS電池為密閉式免維護(hù)電池。每月進(jìn)行常規(guī)檢查，主要檢查電池組有無漏液、生鹽，極柱是否變形過熱，外殼有無變形，連接是否緊固，環(huán)境溫度是否合適等。定期觀察記錄浮充電壓，控制在合理范圍。每年進(jìn)行一次容量放電，確保電池處于健康狀態(tài)，保證可靠運(yùn)行。

集中式UPS電源充分滿足了國家節(jié)能減排的要求，為用戶節(jié)省了運(yùn)營成本的同時，集中式UPS高安全可靠，高效率的運(yùn)行，確保基層臺站信號源系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)，信息化系統(tǒng)的穩(wěn)定、不間斷運(yùn)行，確保安全播出工作順利進(jìn)行。

[1]王其英，何春華.UPS供電系統(tǒng)綜合解決方案[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[2]候振義，王義明.UPS電路分析與維護(hù)[M].科學(xué)出版社，2001.

[3]馬旭東.基于PSP的UPS智能控制技術(shù)[J].電氣自動化，2003（1）.

[4]許衛(wèi)亞.UPS的原理與維護(hù)[J].廣播電視信息，2015（2）.

G2

A

1674-6708（2015）138-0094-02