智能UPS 在廣播電視發射臺中的應用及相關技術研究

許艷鵬

（山西廣播電視無線管理中心328 臺，山西 臨汾 041000）

0 引 言

確保電視節目安全播出是廣播電視發射臺的基本任務，需要相關人員高度重視。尤其是在當前社會不斷發展的背景下，人們對廣播電視節目信號提出了更高的標準。電力系統作為廣播電視節目安全播出的基本要素，若出現故障，則會造成嚴重的播出事故。因此，在廣播電視發射臺引入安全性能高的智能不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）具有重要意義。

1 UPS 的定義及基本原理

1.1 UPS 的定義

UPS指能夠連續供電且具有儲備電能能力的裝置，是一種恒壓力和恒頻率的不間歇電源，主要應用于大型電子設備。逆變器是UPS 的主要組成部分。當電流量輸入穩定時，UPS 充當交流電的穩壓器。UPS 可以向機內電池充電，如輸入電源出現異常時，UPS 可以將電池儲存的電能通過逆變器向相關設備供電，實現不間歇供電，使設備能夠維持正常工作，保護其硬件及軟件設施不會因突然停電而受損。

1.2 UPS 的基本原理

UPS 包含交流信號源、輸入控制單元、電源管理單元、輸出控制單元、智能檢測單元、智能控制單元、輸出單元、顯示單元、直流單元、整流單元以及交流負載。智能UPS 能夠實時監測UPS 的運行狀態，并將采樣點的狀態信息輸入計算機及時進行處理，不僅能夠獲取UPS 工作的有關數據，而且能夠監視電路中各部分元件的工作狀態，確保各電路正常運行。智能UPS 不僅能夠實現對UPS 工作的控制，還可以在發生故障時，根據實際情況采取一定的應急控制措施。

UPS 按工作原理可以分為3 類，分別是在線式UPS、后備式UPS 和互動式UPS[1]。在線式UPS 的結構復雜，但性能較為完善，可以有效解決多重電源的問題，如能夠有效解決市電中的尖峰、頻率漂移、浪涌等相關問題。現階段使用的四通系列UPS，可以實現零中斷輸出正弦波交流電，有效解決市電中的常見問題，改善市電的品質。但是，在線式UPS 電源也有不足，如投資成本較高、使用范圍較小等，通常應用在對電力要求較大的環境中。在廣播電視發射臺中應用在線式UPS 電源，能夠實現高質量的電能供應，促使廣播電視發射臺高效運行[2]。后背式UPS 具有自動穩壓、自動斷電的功能，一般可以在市電斷電后迅速開啟，轉化時間較短，具有結構簡單、價格實惠、可靠性強等優勢，被廣泛應用于微機領域。但是，后背式UPS 對市電的品質無法起到良好的改善作用，目前應用范圍較小。互動式UPS 的轉化時間比后備式UPS 轉換時間短，具有較強的濾波功能和抗干擾功能，被廣泛應用于電力環境較為惡劣的地區。

2 UPS 的工作模式

UPS 共有4 種工作模式，分別是市電模式、旁路模式、電池模式以及維修模式[3]。

第一，市電模式。UPS 工作于市電模式時，升壓后通過電壓、濾波、頻率穩定處理后為負載提供穩定電能，通過城市電源獨立線路為備用電池充電。此時，UPS 處于一種備用狀態，若出現異常情況，則直接對負載設備提供電能[4]。城市供電模式是UPS 的正常運行狀態。該模式下的UPS 可以發揮不間斷電源的作用，保護其核心設備。

第二，旁路模式。當UPS 工作于旁路模式時，在經過整流濾波后，不需要逆變器直接向負載供電。

第三，電池模式。當UPS 工作于電池模式時，若電源出現突發情況，則將蓄電池中儲備的直流電變成交流電，由蓄電池提供不間斷電能供負載使用，從而實現連續供電[5]。

第四，維修模式。維修模式是在UPS 進行大修時，通過手動設置旁路，保障負載設備的電能供應。維修完成后，UPS 重新啟動并恢復正常運行。

3 UPS 的設計

3.1 UPS 的設計目的

市電供應一般會因用電高峰等因素而出現供電不穩的現象，此時電視臺通常會配備二路供電，避免節目因長時間停電而停播。根據二路供電的實際情況，自動切換裝置的切換時間在0.3 s 左右，油機的啟動也需要一定的時間，在此期間會出現設備停機現象。因此，二路供電仍然無法保障供電的安全性和連續性，尤其是在主電源中斷后又立即恢復的狀態下，自動切換裝置會從主電源變換為備用電源。主電源恢復時，自動切換裝置又會立即返回，再次造成供電中斷。電源頻繁閃斷造成的影響極其惡劣，會損害設備。智能UPS 的引進能夠有效解決市電停電、閃斷、電壓波動等問題，保障設備不間斷工作[6]。

3.2 UPS 的接入

3.2.1 接入配電系統

廣播電視3 級以上的無線發射臺都會設置主備2 路電源。主備電源通過自動轉換開關（Automatic Transfer Switching，ATS）輸出電能供負載使用。智能UPS 作為全臺的電源，為實現不間斷供電效果，應該接在ATS 后。

3.2.2 接入遠程監控

現階段的UPS 主機均可通過簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，SNMP） 網絡適配器接入遠程監控系統，能夠實現實時監控、報警管理、統計以及人機交互等功能，可以有效監控UPS的各項數據和參數，并在超越使用權限時進行報警，同時將相關信息上報給管理人員。

3.3 UPS 的選擇

3.3.1 主機的選擇

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。例如，某個高山綜合發射臺機房的負荷為100 kW，此時必須選擇容量為120 kVA 及以上的主機。

3.3.2 后備電池的選擇

一臺容量為120 kVA 的UPS，給機房供電的時間為1 h，以每塊100 Ah 設計UPS 電池容量，每組電池數量為32 塊，則可以選擇4 組12 V/100 Ah 的電池（32 塊/組），總共128 塊。

4 智能UPS 在廣播電視發射臺中應用的常見問題及維護措施

智能UPS 應用于廣播電視發射臺，能夠為廣播電視節目的安全播出提供堅實的保障。安裝時，應該認真仔細閱讀使用說明書，確保每一個步驟都嚴格遵守說明書的指示，從源頭減少安全事故風險出現的概率。安裝前應該打掃配電室，保證配電室的干燥整潔，避免在安裝中引發火災事故。實際安裝操作時，不能將輸入的零線、輸出的零線、火線以及地線接錯。蓄電池組設備和逆變器電源的前后位置均應該采取相應的絕緣處理措施，可以通過鋪設絕緣橡膠墊的方式實現，同時嚴禁存放易燃易爆的危險物品[7]。安裝蓄電池組后將市電斷開，安裝輸入線、輸出線、監控線，并仔細檢查是否安裝妥當。開機前需要確認三相電源的順序是否正確，要與標準保持一致。當負載處于試運行狀態時，需要先檢查逆變器的運行狀態，查看逆變器是否能夠實現正常切換，同時檢查蓄電池組的放電情況和過載能力能否滿足實際使用標準，并做好防雷避雷措施。廣播電視發射臺中，根據智能UPS的故障處理情況，可以發現大部分問題都來于電池的使用方法不得當，而UPS 本身出現問題的概率極小。智能UPS 使用中的常見問題和維護措施如下。

4.1 UPS 電源不能正常運行

新安裝的UPS 之所以不能正常運行，是因為電池在放置的時候容易漏電。當電池電壓較低時，UPS無法正常運行。這種情況下需要檢查UPS 的電壓，并檢查電池的插頭是否連接正常。若投入使用后的UPS 無法正常運轉，則可能是因為智能UPS 的工作負荷較大。當UPS 無法進行正常工作時，一方面需要檢查電池性能，查看其是否符合使用標準。若電池的性能減弱，則應該及時更換電池。另一方面，若電池的電壓處于正常范圍而UPS 不能運行，則多是因為電池連接出現了問題。例如，電池的連接點出現了氧化問題，電池與UPS間的保險絲也會出現斷裂現象，需要及時更換保險絲[8]。

4.2 UPS 逆變時間較短

安裝時應該設置電池參數。如果在電池參數重新設定后依然存在短路問題，那么應該在UPS 報警時及時檢測電池電壓情況。若電池電壓處于低壓狀態，則應及時更換電池；若電池電壓正常，則應反復進行充放電校驗。

4.3 UPS 電源的日常維護

高質量設備的選擇是提高廣播電視發射臺運行質量的第一步，同時對設備的后期維護和應用研究是重中之重。相關管理人員應該加強對設備應用范圍的探索，掌握更加全面的設備維修專業知識，促使設備在出現問題時能夠第一時間得到解決。

4.3.1 制定計劃

首先，制定配電室日常巡視檢查計劃，定期檢查配電室溫度，保持配電室干燥整潔。其次，巡視時應該觀察配電室是否存在異常聲音和氣味，觀察蓄電池是否存在液漏，若出現異常情況則應及時排查，迅速找出問題，并采取積極有效的應對措施，保證廣播電視發射臺正常運行。最后，記錄市電的電壓、電流等參數，為后期的維修排查奠定基礎。

4.3.2 及時檢查逆變器的電源是否正常

UPS 是廣播電視發射臺的關鍵設備，直接影響廣播電視節目的播出效果，因此UPS 的質量應引起人們的高度重視。需要定期檢查逆變器電源的運行狀態，排除安全隱患，確保其工作環境安全。

4.3.3 電池的維護

日常運行中，廣播電視發射臺UPS 承載的運行壓力較大，因此電池極易出現故障。為保證正常運行，廣播電視發射臺UPS應制定科學合理的電池維護計劃。對于第一次使用的電池，需要開機充電4 h 以上，同時每4 個月放電一次。電池應該遠離火種，遠離危險物品，避免出現火災事故。UPS 的維護工作極其復雜，管理人員在進行維護時應熟讀說明書，制定科學有效的維護計劃，保證UPS 的使用壽命，確保廣播電視發射臺正常運行[9]。

4.3.4 UPS 主機維護

UPS 主機維護是日常維護工作的重點內容，由生產商認證的工程師進行，從而降低安全事故的發生率。定期巡檢過程中，需要詳細記錄主機整體的運行狀態，對主機采取簡單的除塵和清潔措施。巡檢包括日檢、周檢、月檢以及年檢等。技術人員應該每天查閱主機的告警記錄，并及時消除存在的故障。每周對機房內的設備采取除塵清潔措施，嚴格控制機房內的溫度和濕度，確保機房內的設備正常運行。每年對主機及其他相關設備進行一次保養，從而延長主機的使用壽命[10]。

5 結 論

在科學技術水平不斷提高的背景下，廣播電視發射臺的發展迎來了更多的發展機遇和挑戰，使得設備的智能化成為新時代發展的必然趨勢。智能UPS的應用是廣播電視節目安全播出的重要保障。只有不斷探究UPS 的應用技術，不斷更新其維修管理技術，才能促使智能UPS 發揮更多價值。