集中式UPS电源在无线发射台站中的应用

摘 要 本文阐述了无线发射台站采用集中式UPS电源供电方案，并对集中式UPS电源设备的功能特点、运行与维护进行详细的分析。无线发射台站采用集中式UPS电源，既可提高UPS电源的可靠性及效率，确保安全播出工作的正常运行，又可达到国家节能减排的要求。

关键词 集中式；UPS；冗余模块化；维护

中图分类号G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）138-0094-02

无线发射台站主要工作是国内外中、短波广播节目的覆盖、实验任务，安全播出工作是无线发射台站的中心工作。随着自动化、数字化、信息化方面改造的推进，UPS电源作为设备的保证电源也日益普遍，可有效防止突然断电造成接收机、服务器、工控机等高端设备硬件损坏和重要数据的丢失。《广播电视安全播出管理规定》无线发射转播台实施细则第五条：“发射控制设备和信号源应采用UPS供电，UPS电池组后备时间应满足实际负荷工作30分钟以上”。以前通常采用单个小功率UPS电源分别对单个设备供电，造成机房UPS数量多，安装空间大，管理维护难，可靠性差，蓄电池的利用率低。本台从工作实际出发，对UPS电源供电线路进行优化和改造，采用一种新型模块化、智能化集中式UPS电源对发射控制设备、信号源设备等统一供电，取得良好的效果。本文加以详细阐述。

1 集中式UPS供电方案

UPS电源在本台主要应用在卫星节目接收设备、节目智能调度系统、各类网络服务器、发射机自动化系统、发射机控制设备及关键设备器件等。通过对以上重要设备的功率计算，所需UPS系统负荷功率为100kVA，UPS主机配置为120kVA，UPS系统后备延时时间至少为30分钟。通过对当前市场上UPS电源的了解和反复比对后，综合安全性、可靠性、节能性等要求，并结合对安全播出工作的高标准，确认采用科士达科技股份有限公司的YMK3300系列模块化UPS电源。工程项目系统配置方案图如下图所示。

1.1市电输入

市电采用400V三相五线制双电源输入，主用电源由400V抽屉柜400A05的6#抽屉柜供给，备用电源由400V抽屉柜400A05的5#抽屉柜供给。主用电源作为UPS（YMK3300）的输入工作电源，供UPS主机正常工作；备用电源作为UPS的旁路电源，当UPS主机出现异态时，自动切换到备用电源输出。

1.2 UPS主机

由6块20kVA功率模块与主机组成容量为120kVA的UPS主机，交流400V市电输入电源由整流器转换为直流电源。逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电通过输出配电模块提供给负载。市电中断时，由电池通过逆变器给负载提供后备电源。逆变器故障或者保养和维修时，市电电源还可通过检修旁路向负载供电。

1.3 蓄电池接线

根据设备负荷需求（100kVA）以及后备延长时间要求（30分钟以上），蓄电池采用2*40个12V100Ah组成。该UPS蓄电池采用正负双电池架构，一组由40节串联而成，第20节负极与21节正极相连处引出一根中线，与电池组的正端及负端共三根线和UPS相接，电池组的正端与电池组中线之间的电池称为负电池。第二组接法同第一组。第一组与第二组并联输出作为UPS的后备保护电源。蓄电池组连接线路图如下图所示。

1.4 负载输出

UPS设计为4路负荷提供不间断且高质量电源，如图1所示。第一路电源至DX-200发射机，400A05的2#抽屉柜与UPS电源形成双电源，供发射机板卡及关键器件，UPS电源为主用，可有效消除外电闪烁对发射机的影响；第二路电源至DX-600发射机，400A05的3#抽屉柜与UPS电源形成双电源，供3个PB-200及TCU控制单元的各工作板卡及关键器件，UPS电源为主用，可有效消除外电闪烁对发射机的影响；第三路电源至节传机房，供卫星接收机和网络服务器；第四路电源至中控机房，供音频处理器、质量保证系统、发射机自动化系统等。

2 集中式UPS电源设备功能特点分析

2.1 可靠性分析

1）输入电压动态范围大。可在208V—478VAC范围内正常工作，并且输出可以接完全不平衡负载，当输出接不平衡负载时，输入电流三相均衡，可有效均衡三相电网的负载。

2） N+X并联冗余设计。可根据负载的重要程度配置不同的冗余程度。可以任意设定冗余UPS模块数，UPS可以最大容量提供输出。当负载超过冗余设计值时，只要负载量没有超过模块的总容量，UPS能够正常工作，并及时发出相应的警告。

3）模块化设计。模块容量20KVA，UPS系统由6个UPS模块组成，总功率为120KVBA。使用时可根据负载的逐步投入而弹性的增加UPS模块的数量。模块与机柜间采用热插拔技术，UPS模块可以在线加入，在线拔出，实现“零”检修时间。同时每个模块内置自动旁路开关和相应的旁路均流电感，可提供良好的系统旁路供电的均流性能。

4）控制系统并联冗余。每个模块采用独立控制系统，UPS模块根据互享信息独立进行控制，故障模块失效后，可以立即与并机系统进行脱离，不对并机系统造成伤害。同时配合热插拔技术，可以方便将故障模块拔出进行维修。

2.2 智能性分析

1）数字化控制。该UPS各部分架构全部采用数字化控制，各项性能指标都非常优异。系统稳定度高，具备自我保护和故障诊断能力，同时也避免了模块器件失效带来的风险，使得控制系统更加稳定可靠。

2）系统超大LCD显示。可提供丰富的UPS状态信、警告、故障等信息，配合菜单式的显示方式，用户可以非常直观操作LCD。同时，LCD带触摸屏功能，也可轻触触摸屏方便进行操作。

3）单模块LCD显示。单个模块采用LCD和LED双重显示，用户可直观了解每个模块的工作状态和运行参数。如输入/输出电压、频率、负载大小、电池容量、机内温度等。

4）电池智能管理。用户可以完全根据后备时间进行电池配置，同时UPS可以通过面板LCD设置用户配置的电池容量，自动分配合理的充电电流。也可以通过面板的LCD设定充电电流的大小及合适的充电电流。恒压充电、恒流充电和浮充模式能自动平滑的切换。

2.3 安全性分析

1）分布汇流机柜。模块化的UPS的系统布局中，创新引入分布汇流概念，可有效保障系统并联的安全性。

2）EPO功能。系统配备EPO键，在紧急情况下按下EPO按键，可实现紧急关机。

3）日常维护安全方便。当UPS出现紧急情况时，可以切换到维修旁路供电，维修人员可实现以安全在线维护；如果故障的UPS模块数少于等于冗余的UPS模块数，可以在不影响其它模块工作的情况下在线更换故障的UPS模块，停机检修时间为零。

4）完善的防雷措施。UPS的防雷装置严格按照IEC标准设计和安装，所用的防雷器件均采用军品级产品，可大大消除雷电对UPS机房的危害。

3 UPS的运行与维护

3.1 接地与防雷

在电力线引入UPS机房前的交流电力变压器的高压侧和低压侧，均应采取相应的防雷措施并可靠接地。

3.2 恒温与除尘

YMK3300系列模块化UPS电源，仅在用于冷却的散热风扇中存在机械部件，其余部件由固态电子元件构成，其对工作环境的要求比较严格。所以UPS机房应设置专用的空调系统，确保UPS电源运行中要做到恒温、恒湿；并做到定期除尘，防止机内的风机将灰尘带入机内沉积，及时清除空气过滤网上的堵塞物。

3.3 定期巡视

及时观察UPS显示控制操作面板的各种状态读数，确保各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内；加强对UPS故障和报警信息观察；观察UPS所带的负载量各电池后备时间是否有变化等。

3.4 实时监控

YMK3300系列模块化UPS电源监控模块自带SNMP（简单网络管理协议）卡槽，并拥有UPS主机的智能监控接口，通过外置网络适配器，可实现实时监控。随时了解UPS的运行情况，如输入电压、输出电压、输出负载等，使维护人员对UPS的运行状态有了全面的了解，及时发现UPS存在的隐患，确保UPS电源可靠运行。

3.5 电池管理

UPS电池为密闭式免维护电池。每月进行常规检查，主要检查电池组有无漏液、生盐，极柱是否变形过热，外壳有无变形，连接是否紧固，环境温度是否合适等。定期观察记录浮充电压，控制在合理范围。每年进行一次容量放电，确保电池处于健康状态，保证可靠运行。

集中式UPS电源充分满足了国家节能减排的要求，为用户节省了运营成本的同时，集中式UPS高安全可靠，高效率的运行，确保基层台站信号源系统、发射机控制系统、自动化系统，信息化系统的稳定、不间断运行，确保安全播出工作顺利进行。

参考文献

[1]王其英，何春华.UPS供电系统综合解决方案[M].电子工业出版社，2005.

[2]候振义，王义明.UPS电路分析与维护[M].科学出版社，2001.

[3]马旭东.基于PSP的UPS智能控制技术[J].电气自动化，2003（1）.

[4]许卫亚.UPS的原理与维护[J].广播电视信息，2015（2）.

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