李鵬飛

內(nèi)蒙古廣播電視臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

廣播播控中心是廣播各個頻率信號調(diào)度、分配、傳輸和監(jiān)聽監(jiān)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(tǒng)穩(wěn)定運行是實現(xiàn)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(tǒng)的穩(wěn)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(guī)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(tǒng)簡介

廣播播控中心作為廣電傳媒中心的駐在單位，技術(shù)區(qū)域均使用統(tǒng)一配套的供配電系統(tǒng)。工藝配電為雙路獨立供電系統(tǒng)，從兩處不同地方引入兩路高壓專線，經(jīng)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(shù)區(qū)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(shù)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(xiàn)故障時，聯(lián)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(xiàn)故障時，則通過應急發(fā)電機電源為工藝配電室供電。配電結(jié)構(gòu)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(wěn)壓器的作用，同時給內(nèi)部蓄電池充電。如果遇到突發(fā)停電時，UPS立即通過逆變轉(zhuǎn)換將蓄電池的電能轉(zhuǎn)成220V交流電輸出到負載［1］。

2.1 UPS的結(jié)構(gòu)組成

UPS不間斷電源系統(tǒng)由五個主要部分構(gòu)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.1 整流器

整流器的功能是進行AC/DC變換，并實現(xiàn)UPS電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能，有可控硅整流器及高頻開關整流器，可以根據(jù)外電變化控制輸出幅度，即使外部電壓不穩(wěn)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(tǒng)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(yōu)劣對整個UPS電源系統(tǒng)的可靠性、重量體積、效率等產(chǎn)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(tǒng)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(tài)，當市電輸入異常時，UPS會立即切換到逆變工作狀態(tài)，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(yōu)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?yōu)榻涣麟娺M行輸出。在線互動式UPS需要轉(zhuǎn)換時間，但是其保護能力較好，逆變輸出的波形為穩(wěn)定的正弦波，可以進行智能監(jiān)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(tài)。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(zhuǎn)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(zhuǎn)換到電池供電，不需要轉(zhuǎn)換時間，即零中斷。其特點是持續(xù)無中斷的輸出穩(wěn)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(wěn)定性要求嚴苛的工作場景中，如播控中心和關鍵網(wǎng)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(nèi)阻，如果超出規(guī)定范圍，可以通過對單元電池均衡充電來降低電池的內(nèi)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(chǎn)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(huán)境溫度

環(huán)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(huán)境溫度，超過了25℃，環(huán)境溫度每提高10℃，電池的使用壽命就會減少一半。環(huán)境溫度太低也會降低電池組的容量［2］?，F(xiàn)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(tài)，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(chǎn)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(xiàn)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(jié) 語

廣播播控中心對電力系統(tǒng)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(yè)也在持續(xù)發(fā)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(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)應用于UPS的設計和生產(chǎn)當中，使得未來UPS的技術(shù)方向更趨于模塊化、數(shù)字化、智能化和綠色化。